DE102013209088A1

DE102013209088A1 - Bi-permanentmagnete in synchronen maschinen

Info

Publication number: DE102013209088A1
Application number: DE102013209088A
Authority: DE
Inventors: Rajeev Vyas; Thomas Wolfgang Nehl; Alexandru Rajala; Chandra S. Namuduri
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-12-05
Also published as: US20130320796A1; CN103457372A; US8664822B2; CN103457372B

Abstract

Ein Rotor für eine Synchronmaschine mit innenliegendem Permanentmagneten. Eine Rotorkernstruktur umfasst eine zylindrische Außenwand neben einem Luftspalt. Mehrere bogenförmige Hohlräume sind in der Rotorkernstruktur ausgebildet. Die mehreren bogenförmigen Hohlräume sind mit Bezug auf eine zylindrische Außenwand der Rotorkernstruktur im Wesentlichen konzentrisch geschichtet. Jeder bogenförmige Hohlraum, der sich zwischen ersten und zweiten Endsektionen erstreckt, befindet sich neben der Oberfläche der zylindrischen Außenwand der Rotorstruktur und enthält eine dazwischenliegende Mittelsektion. Mehrere Permanentmagnete sind in die mehreren bogenförmigen Hohlräume eingeführt. Jede erste Endsektion enthält einen jeweiligen ersten Permanentmagnet mit einer ersten Magnetfeldstärke. Jede zweite Endsektion enthält einen jeweiligen zweiten Permanentmagnet mit der ersten Magnetfeldstärke. Jede Mittelsektion enthält einen jeweiligen dritten Permanentmagnet mit einer zweiten Magnetfeldstärke, die kleiner als die erste Magnetfeldstärke ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform betrifft allgemein Permanentmagnetmotoren.
Ein Permanentmagnet-Synchronmotor ist ein Wechselstrommotor, bei dem eine Rotationsrate bzw. Rotationsgeschwindigkeit der Welle mit der Frequenz des Wechselstrom-Versorgungsstroms synchronisiert ist. Im Stator wird ein rotierendes elektrisches Feld erzeugt und der Rotor folgt dem rotierenden elektrischen Feld des Stators. Der Rotor rotiert im Gleichschritt mit dem Feld des Stators mit der gleichen Rate bzw. Geschwindigkeit. Man sagt, dass der Rotor und der Stator synchron laufen bzw. synchronisiert sind.
Die in herkömmlichen Rotoren verwendeten Permanentmagnete sind ausgestaltet, um eine einheitliche Feldstärke bereitzustellen. Oft werden Neodym-Magnete, die auch als Selten-Erde-Magnete bekannt sind, aufgrund ihrer großen Magnetfeldstärke, die in Motoren für ein verbessertes Drehmoment sorgt, gewünscht. Jedoch ist die Verwendung von Selten-Erde-Magneten in einem Motor kostspielig und erhöht den Gesamtpreis des Motors.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Vorteil einer Ausführungsform besteht in der Reduktion des Gehalts an und des Gewichts von Selten-Erde-Magneten, welche die Gesamtkosten des Motors verringert. Die Synchronmaschine mit innenliegenden Permanentmagneten verwendet Bi-Permanentmagnete (d. h. die Kombination von zwei oder mehr verschiedenen Arten von Magnetmaterialien), um die Anzahl der Selten-Erde-Magnete, die im Rotor verwendet werden, zu reduzieren. Eine Kombination aus Selten-Erde-Magneten und Ferritmagneten oder Magneten mit einer gleichen Materialzusammensetzung, die unterschiedliche Magnetfeldstärken aufweisen, befindet sich in einer mehrschichtigen Weise im Rotor. Zwischen zwei benachbarten Hohlräumen überschneiden sich die Selten-Erde-Magnete und die Ferritmagnete allmählich, um eine Reduktion bei der Entmagnetisierung der Ferritmagnete als Folge des Magnetfelds, das von den Selten-Erde-Magneten erzeugt wird, zu minimieren.
Eine Ausführungsform betrachtet einen Rotor für eine Permanentmagnet-Synchronmaschine. Eine Rotorkernstruktur weist einen zylindrischen Körper auf. Der zylindrische Körper umfasst eine zylindrische Außenwand der Rotorkernstruktur neben einem Luftspalt. In der Rotorkernstruktur sind mehrere bogenförmige Hohlräume ausgebildet. Die mehreren bogenförmigen Hohlräume sind mit Bezug auf eine zylindrische Außenwand der Rotorkernstruktur im Wesentlichen konzentrisch geschichtet. Jeder bogenförmige Hohlraum, der sich zwischen ersten und zweiten Endsektionen erstreckt, befindet sich neben der Oberfläche der zylindrischen Außenwand der Rotorstruktur und enthält eine dazwischenliegende Mittelsektion. Mehrere Permanentmagnete sind in die mehreren bogenförmigen Hohlräume eingeführt. Jede erste Endsektion enthält einen jeweiligen ersten Permanentmagnet mit einer ersten Magnetfeldstärke. Jede zweite Endsektion enthält einen jeweiligen zweiten Permanentmagnet mit der ersten Magnetfeldstärke. Jede Mittelsektion enthält einen jeweiligen dritten Permanentmagnet mit einer zweiten Magnetfeldstärke, die kleiner als die erste Magnetfeldstärke ist.
Eine Ausführungsform betrachtet eine Permanentmagnet-Synchronmaschine, die einen Stator und eine Rotorkernstruktur umfasst. Die Rotorkernstruktur ist zum Stator radial versetzt und vom Stator durch einen Luftspalt getrennt. Die Rotorkernstruktur weist einen zylindrischen Körper auf, der eine zylindrische Außenwand der Rotorkernstruktur umfasst. Mehrere bogenförmige Hohlräume sind in der Rotorkernstruktur ausgebildet. Die mehreren bogenförmigen Hohlräume sind mit Bezug auf eine zylindrische Außenwand der Rotorkernstruktur im Wesentlichen konzentrisch geschichtet. Jeder bogenförmige Hohlraum, der sich zwischen ersten und zweiten Endsektionen erstreckt, befindet sich neben der Oberfläche der zylindrischen Außenwand der Rotorstruktur und weist eine dazwischenliegende Mittelsektion auf. Mehrere Permanentmagnete sind in die mehreren bogenförmigen Hohlräume eingeführt. Jede erste Endsektion enthält einen jeweiligen ersten Permanentmagnet mit einer ersten Magnetfeldstärke. Jede zweite Endsektion enthält einen jeweiligen zweiten Permanentmagnet mit der ersten Magnetfeldstärke. Jede Mittelsektion enthält einen jeweiligen dritten Permanentmagnet mit einer zweiten Magnetfeldstärke, die kleiner als die erste Magnetfeldstärke ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht eines Motors mit innenliegenden Permanentmagneten.
2 ist eine Schnittansicht des Motors mit innenliegenden Permanentmagneten, der eine Entmagnetisierung aufweist.
3 ist eine Schnittansicht des Motors mit innenliegenden Permanentmagneten, der eine minimale Entmagnetisierung aufweist.
GENAUE BESCHREIBUNG
In 1 ist eine Schnittansicht eines Permanentmagnetmotors 10 gezeigt. Der Permanentmagnetmotor 10 umfasst einen Rotor 12, der mit einer Welle 14 gekoppelt ist. Der Rotor kann eine beliebige Anzahl von Polen umfassen (z. B. 2, 4, 6 usw.). Die gezeigte Schnittansicht veranschaulicht einen Pol des Rotors 12 (z. B. einen Nordpol). Ein Stator 16 ist zum Rotor 12 radial versetzt und durch einen Luftspalt 18 von diesem getrennt.
Die Funktion des Rotors 12 besteht darin, eine Komponente anzutreiben, die mit der Welle 14 gekoppelt ist. Wenn der Stator 16 durch eine Erregungsspannung (z. B. eine 3-phasige Versorgung) erregt wird, erzeugt er ein im Motor 10 rotierendes Magnetfeld. Der Rotor, der wie ein Permanentmagnet funktioniert, arretiert sich mit dem rotierenden Magnetfeld, das vom Stator 16 erzeugt wird. Der Rotor 12 rotiert zusammen mit dem rotierenden Magnetfeld. Wenn sich der Rotor mit dem rotierenden Magnetfeld arretiert, ist der Motor 10 synchronisiert.
Der in 1 gezeigte Rotor 12 verwendet innenliegende Permanentmagnete 20. Es versteht sich, dass der Motor ein beliebiger Typ von Permanentmagnetmotor sein kann und keine innenliegenden Permanentmagnete benötigt. Die innenliegenden Permanentmagnete 20 sind in mehrere bogenförmige Hohlräume 22 eingeführt, die im Rotor 12 ausgebildet sind. Die mehreren bogenförmigen Hohlräume 22 sind mehrschichtig strukturiert. Die mehreren bogenförmigen Hohlräume 22 umfassen einen ersten bogenförmigen Hohlraum 24, einen zweiten bogenförmigen Hohlraum 26, einen dritten bogenförmigen Hohlraum 28 und einen vierten bogenförmigen Hohlraum 30. Jeder der bogenförmigen Hohlräume ist mit Bezug auf eine Zylinderaußenwand 31 des Rotors 12 konzentrisch geschichtet.
Jeder bogenförmige Hohlraum enthält eine erste Endsektion 32 und eine zweite Endsektion 34, die sich neben der Oberfläche der zylindrischen Außenwand 31 des Rotors 12 befinden. Jeder bogenförmige Hohlraum enthält eine dazwischenliegende Mittelsektion 36, die sich zwischen der ersten Endsektion 32 und der zweiten Endsektion 34 erstreckt.
Die innenliegenden Permanentmagnete 20 umfassen einen ersten Magnet 40, der in einer ersten Endsektion 32 jeder Hohlraumschicht angeordnet ist und ein Magnetfeld erzeugt, das eine erste Magnetfeldstärke aufweist, und einen zweiten Magnet 42, der in der zweiten Endsektion 34 jeder Hohlraumschicht angeordnet ist und die erste Magnetfeldstärke aufweist. Ein dritter Magnet 44 ist zwischen dem ersten Magnet 40 und dem zweiten Magnet 42 jeder Hohlraumschicht angeordnet. Der dritte Magnet 44 erzeugt ein Magnetfeld, das eine zweite Magnetfeldstärke aufweist. Die erste Magnetfeldstärke, die von dem ersten Magnet 40 und von dem zweiten Magnet 42 erzeugt wird, ist größer als die zweite Magnetfeldstärke, die vom dritten Magnet 44 erzeugt wird. Der dritte Magnet 44 kann einen einzigen gebogenen Magnet umfassen, der mit der Gestalt eines jeweiligen Hohlraums übereinstimmt, oder der dritte Magnet 44 kann mehr als einen Permanentmagnet umfassen, der in eine jeweilige Hohlraumschicht eingeführt ist. Die Anzahl von dritten Magneten 44, die in einer jeweiligen Hohlraumschicht verwendet werden, kann auf einer leichten Montage der dritten Magnete in dem jeweiligen Hohlraum beruhen. Das heißt, dass es aufgrund der Biegung des Hohlraums zur Erleichterung der Montage effizienter und praktischer sein kann, kleinere Magnete zu verwenden.
Die ersten und zweiten Magnete 40, 42 können eine andere Materialzusammensetzung als der dritte Magnet 44 aufweisen oder die gleiche Materialzusammensetzung, aber unterschiedliche Magnetfeldstärken aufweisen. Zum Beispiel können der erste Magnet 40 und der zweite Magnet 42 Selten-Erde-Magnete (z. B. Neodym-Magnete) sein und der dritte Magnet 44 kann ein Ferritmagnet sein. Alternativ können der erste Magnet 40, der zweite Magnet 42 und der dritte Magnet 44 alle Ferritmagnete oder alle Selten-Erde-Magnete sein, wobei die ersten und zweiten Magnete 40, 42 ein stärkeres Magnetfeld als der dritte Magnet 44 aufweisen. Die Gesamtkosten der Magnete werden reduziert, da weniger Materialien mit der höheren magnetischen Feldstärke benötigt werden. Sofern die relative Platzierung der verschiedenen Materialien nicht korrekt konfiguriert ist, kann das resultierende Magnetfeld jedoch beim Betreiben des Motors nicht effektiv sein.
Ein Problem beim der Verwendung von Bi-Permanentmagneten ist die Entmagnetisierung des Magnets, der das schwächere Magnetfeld erzeugt, durch den stärkeren. Wie in 2 gezeigt ist, wird die von den Ferritmagneten erzeugte Flussströmung durch die benachbarten Selten-Erde-Magnete entmagnetisiert werden, wenn die Magnete nicht korrekt zwischen den jeweiligen Hohlraumschichten positioniert sind. In 2 sind sowohl die Selten-Erde-Magnete 40 als auch die Ferritmagnete 44 Nordpolmagnete. Aufgrund des Magnetfelds, das von den Selten-Erde-Magneten 40 auf die Ferritmagnete 44 ausgeübt wird, dreht die Flussströmung von den Selten-Erde-Magneten die Richtung vom Luftspalt 18 weg um. Dies ist durch die Flussströmung dargestellt, die allgemein durch Pfeile 48 gezeigt ist. Als Folge verliert der Motor Drehmoment und Effizienz.
Um eine Entmagnetisierung der Ferritmagnete zu vermeiden, werden die Selten-Erde-Magnete so positioniert, dass die Selten-Erde-Magnete in einem nachfolgenden Hohlraum die Ferritmagnete eines vorherigen Hohlraums allmählich überschneiden. Wie in 3 gezeigt ist, enthält die erste Hohlraumschicht 24, eine zweite Hohlraumschicht 26, eine dritte Hohlraumschicht 28 und eine vierte Hohlraumschicht 30 jeweils Selten-Erde-Magnete 40, 42 in den ersten und zweiten Endsektionen 32, 34, und Ferritmagnete in der dazwischenliegenden Mittelsektion 36. Die Selten-Erde-Magnete 40, 42 in der zweiten Hohlraumschicht 26 überschneiden den Ferritmagnet 44 in der ersten Hohlraumschicht 40 um einen Winkel. Auf ähnliche Weise überschneiden die Selten-Erde-Magnete 40, 42 der dritten Hohlraumschicht 28 den Ferritmagnet 44 der zweiten Hohlraumschicht 26 um einen Winkel. Die Länge der Winkelüberschneidung nimmt zwischen den zweiten/dritten Hohlraumschichten im Vergleich mit den ersten/zweiten Hohlraumschichten allmählich zu. Darüber hinaus überschneiden die Selten-Erde-Magnete 40, 42 der vierten Hohlraumschicht 30 den Ferritmagnet 44 der dritten Hohlraumschicht 28 um einen Winkel. Die Länge der Winkelüberschneidung zwischen den dritten/vierten Hohlraumschichten nimmt im Vergleich mit den zweiten/dritten Hohlraumschichten allmählich zu. Als Folge ist für jede der Hohlraumschichten eine progressive allmähliche Winkelüberschneidung eines Ferritmagnets einer vorherigen Hohlraumschicht und eines Selten-Erde-Magnets einer nachfolgenden Hohlraumschicht konstruiert.
Das Positionieren zum Erreichen der Länge der Winkelüberschneidung zwischen jeweiligen Magneten jeder Hohlraumschicht beruht auf dem Optimieren einer Flussströmung, die sowohl von den Selten-Erde-Magneten als auch den Ferritmagneten erzeugt wird. Die Position der Selten-Erde-Magnete einer jeweiligen nachfolgenden Hohlraumschicht zu den Selten-Erde-Magneten einer nachfolgenden Hohlraumschicht wird so festgelegt, dass die Flussströmung, die von den Selten-Erde-Magneten gemeinsam erzeugt wird, rechtwinklig zu den Selten-Erde-Magneten und in den Luftspalt 18 hinein gerichtet ist. Dies ist in 3 allgemein bei 50 veranschaulicht.
Zudem wird das Positionieren der Selten-Erde-Magnete einer jeweiligen nachfolgenden Hohlraumschicht zu den Ferritmagneten einer vorherigen Hohlraumschicht auch kollektiv verwendet, wenn die jeweiligen Magnete positioniert werden. Die optimale Länge einer Überschneidung zwischen den jeweiligen Magneten jeder Hohlraumschicht wird so festgelegt, dass die Entmagnetisierung des Magnetfelds der Ferritmagnete minimiert ist. Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Flussströmung von einem Mittelabschnitt der Ferritmagnete 44 im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Ferritmagneten und zum Luftspalt 18 hin gerichtet, wie allgemein bei 52 gezeigt ist. Die Flussströmung an den Endregionen der Ferritmagnete 44 jedoch ist im Wesentlichen zu den Selten-Erde-Magneten 40, 42 hin gerichtet, was allgemein bei 54 gezeigt ist. Obwohl die Flussströmung an den Endregionen im Wesentlichen nicht rechtwinklig zu den Ferritmagneten ist und nicht auf den Luftspalt 18 gerichtet ist, wird eine Entmagnetisierung der Ferritmagnete im Gegensatz zu der Flussströmung, die in 2 veranschaulicht ist, minimiert. Das Festlegen der Länge der Überschneidung der Magnete zwischen den jeweiligen Hohlraumschichten wird durchgeführt, indem Magnetpositionen bestimmt werden, welche die minimale Entmagnetisierung der Ferritmagnete bereitstellen. Die Konfiguration von 3 erzeugt durch die Verwendung einer allmählichen und zunehmenden Überschneidung der Magnete zwischen den jeweiligen Hohlraumschichten ein verbessertes Drehmoment für den Motor im Vergleich mit der Magnetkonfiguration von 2. Als Folge können Kosten in Verbindung mit der Verwendung gleicher Magnete im Rotor, etwa von Selten-Erde-Magneten, verringert werden, indem zwei Sätze von Magneten, die unterschiedliche Magnetfeldstärken aufweisen, in der hier beschriebenen Konfiguration verwendet werden.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert ist, in die Praxis umzusetzen.

Claims

Rotor für eine Permanentmagnet-Synchronmaschine, umfassend: eine Rotorkernstruktur mit einem zylindrischen Körper, wobei der zylindrische Körper eine zylindrische Außenwand der Rotorkernstruktur neben einem Luftspalt umfasst; mehrere bogenförmige Hohlräume, die in der Rotorkernstruktur ausgebildet sind, wobei die mehreren bogenförmigen Hohlräume mit Bezug auf eine zylindrische Außenwand der Rotorkernstruktur im Wesentlichen konzentrisch geschichtet sind, wobei sich jeder bogenförmige Hohlraum zwischen ersten und zweiten Endsektionen erstreckt und sich neben der Oberfläche der zylindrischen Außenwand der Rotorstruktur befindet, und eine dazwischenliegende Mittelsektion enthält; und mehrere Permanentmagnete, die in die mehreren bogenförmigen Hohlräume eingeführt sind; wobei jede erste Endsektion einen jeweiligen ersten Permanentmagnet enthält, der eine erste Magnetfeldstärke aufweist, wobei jede zweite Endsektion einen jeweiligen zweiten Permanentmagnet enthält, der die erste Magnetfeldstärke aufweist, und wobei jede Mittelsektion einen jeweiligen dritten Permanentmagnet enthält, der eine zweite Magnetfeldstärke aufweist, die kleiner als die erste Magnetfeldstärke ist.
Rotor nach Anspruch 1, wobei der erste Permanentmagnet in einer nachfolgenden bogenförmigen Hohlraumschicht den ersten Permanentmagnet in einer vorherigen bogenförmigen Hohlraumschicht um einen Winkel überschneidet, wobei eine Länge der Winkelüberschneidung zwischen den ersten Permanentmagneten der vorherigen bogenförmigen Hohlraumschicht und einer nachfolgenden bogenförmigen Hohlraumschicht auf der Grundlage einer Optimierung einer Flussströmung zu der Oberfläche der zylindrischen Außenwand hin bestimmt wird, die von den ersten Permanentmagneten erzeugt wird.
Rotor nach Anspruch 2, wobei der zweite Permanentmagnet in der nachfolgenden bogenförmigen Hohlraumschicht den zweiten Permanentmagnet in der vorherigen bogenförmigen Hohlraumschicht um einen Winkel überschneidet, wobei eine Länge der Winkelüberschneidung zwischen den zweiten Permanentmagneten der vorherigen bogenförmigen Hohlraumschicht und einer nachfolgenden bogenförmigen Hohlraumschicht auf der Grundlage einer Optimierung einer Flussströmung zu der Oberfläche der zylindrischen Außenwand hin bestimmt wird, die von den zweiten Permanentmagneten erzeugt wird.
Rotor nach Anspruch 3, wobei die Winkelüberschneidung der ersten Permanentmagnete und die Winkelüberschneidung der dritten Permanentmagnete zwischen jeder nachfolgenden und vorherigen bogenförmigen Hohlraumschicht die Flussströmung verhindert, die von den ersten Permanentmagneten und den zweiten Permanentmagneten zu den dritten Permanentmagneten hin in jeder jeweiligen bogenförmigen Hohlraumschicht erzeugt wird.
Rotor nach Anspruch 4, wobei der erste Permanentmagnet in einer jeweiligen vorherigen bogenförmigen Hohlraumschicht als Quelle für einen Magnetfluss relativ zu dem ersten Permanentmagnet einer jeweiligen nachfolgenden bogenförmigen Hohlraumschicht fungiert, und wobei der erste Permanentmagnet der jeweiligen nachfolgenden bogenförmigen Hohlraumschicht als Senke für den Magnetfluss relativ zu dem ersten Permanentmagnet für die jeweilige vorhergehende bogenförmige Hohlraumschicht fungiert, um eine von dem ersten Permanentmagnet jeder bogenförmigen Hohlraumschicht erzeugte Flussströmung zu der Oberfläche der zylindrischen Außenwand hin zu lenken.
Rotor nach Anspruch 5, wobei der zweite Permanentmagnet in der jeweiligen vorherigen bogenförmigen Hohlraumschicht als Quelle für einen Magnetfluss relativ zu dem zweiten Permanentmagnet der jeweiligen nachfolgenden bogenförmigen Hohlraumschicht fungiert und wobei der zweite Permanentmagnet der jeweiligen nachfolgenden bogenförmigen Hohlraumschicht als Senke für den Magnetfluss relativ zum zweiten Permanentmagnet für die jeweilige vorherige bogenförmige Hohlraumschicht fungiert, um eine durch den zweiten Permanentmagnet jeder Hohlraumschicht erzeugte Flussströmung zu der Oberfläche der zylindrischen Außenwand hin zu lenken.
Rotor nach Anspruch 6, wobei die ersten Permanentmagnete, die in der jeweiligen nachfolgenden bogenförmigen [Hohlraumschicht] angeordnet sind, den dritten Permanentmagnet in einer vorherigen bogenförmigen Hohlraumschicht um einen Winkel überschneiden, wobei eine Lange der Winkelüberschneidung zwischen den ersten Permanentmagneten der nachfolgenden bogenförmigen Hohlraumschicht und dem dritten Permanentmagnet der vorherigen bogenförmigen Hohlraumschicht auf der Grundlage einer Minimierung einer Reduktion bei einer Entmagnetisierung der zweiten Permanentmagnete bestimmt wird.
Rotor nach Anspruch 7, wobei die zweiten Permanentmagnete, die in der jeweiligen nachfolgenden bogenförmigen Hohlraumschicht angeordnet sind, den dritten Permanentmagnet in einer vorherigen bogenförmigen Hohlraumschicht um einen Winkel überschneiden, wobei eine Länge der Winkelüberschneidung zwischen den zweiten Permanentmagneten der nachfolgenden bogenförmigen Hohlraumschicht und dem dritten Permanentmagnet der vorherigen bogenförmigen Hohlraumschicht auf der Grundlage einer Minimierung einer Reduktion bei einer Entmagnetisierung der zweiten Permanentmagnete bestimmt wird.
Rotor nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Permanentmagnete Selten-Erde-Magnete sind und die dritten Permanentmagnete Ferritmagnete sind.
Permanentmagnet-Synchronmaschine, umfassend: einen Stator; eine Rotorkernstruktur, die zu dem Stator radial versetzt ist und von dem Stator durch einen Luftspalt getrennt ist, wobei die Rotorkernstruktur einen zylindrischen Körper aufweist, der eine zylindrische Außenwand der Rotorkernstruktur umfasst; mehrere bogenförmigen Hohlräume, die in der Rotorkernstruktur ausgebildet sind, wobei die mehreren bogenförmigen Hohlräume mit Bezug auf eine zylindrische Außenwand der Rotorkernstruktur im Wesentlichen konzentrisch geschichtet sind, wobei sich jeder bogenförmige Hohlraum, der sich zwischen ersten und zweiten Endsektionen erstreckt, neben der Oberfläche der zylindrischen Außenwand der Rotorstruktur befindet und eine dazwischenliegende Mittelsektion aufweist; und mehrere Permanentmagnete, die in die mehreren bogenförmigen Hohlräume eingeführt sind; wobei jede erste Endsektion einen jeweiligen ersten Permanentmagnet mit einer ersten Magnetfeldstärke enthält, wobei jede zweite Endsektion einen jeweiligen zweiten Permanentmagnet mit der ersten Magnetfeldstärke enthält und wobei jede Mittelsektion einen jeweiligen dritten Permanentmagnet mit einer zweiten Magnetfeldstärke, die kleiner als die erste Magnetfeldstärke ist, enthält.