DE102015213624A1

DE102015213624A1 - Permanently energized electric machine with optimized geometry

Info

Publication number: DE102015213624A1
Application number: DE102015213624.8A
Authority: DE
Inventors: Barlas Turgay; Christian Prag; Sebastian Tabarelli
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-07-20
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2017-01-26
Also published as: WO2017012765A1

Abstract

Es wird eine elektrische Maschine (10) mit einem Stator (16) und einem Rotor (28) vorgeschlagen. Der Rotor (28) weist pro Pol (14) jeweils eine erste Magnettasche (34) mit einem darin angeordneten ersten Magnetelement (36) und eine zweite Magnettasche (38) mit einem darin angeordneten zweiten Magnetelement (40) auf. Die elektrische Maschine (10) zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und zweite Magnettasche (34, 38) in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind und eine gemeinsame Magnetpaartasche (33) bilden, welche einen ersten und zweiten Randbereich (27, 29) aufweist, die in einem Querschnitt jeweils eine kreisförmig gekrümmte Kante (84) und eine elliptisch gekrümmte Kante (86) aufweisen. Die kreisförmig gekrümmten Kanten (84) sind dort ausgebildet, wo ein Umfangssteg (74) eine geringste Dicke (92) aufweist, und die elliptisch gekrümmten kanten (86) sind dort ausgebildet, wo ein Radialsteg (100, 102) und der Umfangssteg (74) aufeinandertreffen. Dadurch kann eine drehmomentoptimierte elektrische Maschine (10) mit hoher Drehzahlfestigkeit bereitgestellt sein.An electric machine (10) with a stator (16) and a rotor (28) is proposed. The rotor (28) has, per pole (14), in each case a first magnet pocket (34) with a first magnet element (36) arranged therein and a second magnet pocket (38) with a second magnet element (40) arranged therein. The electric machine (10) is characterized in that the first and second magnetic pockets (34, 38) are circumferentially interconnected and form a common magnetic pair pocket (33) having first and second edge portions (27, 29) each having a circular curved edge (84) and an elliptically curved edge (86) in a cross section. The circularly curved edges (84) are formed where a peripheral ridge (74) has a smallest thickness (92), and the elliptically curved edges (86) are formed where a radial ridge (100, 102) and the circumferential ridge (74 ) meet. As a result, a torque-optimized electric machine (10) with high speed stability can be provided.

Description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, etwa einen Motor oder einen Generator. Insbesondere betrifft die Erfindung eine permanent erregte Synchronmaschine. The invention relates to an electrical machine, such as a motor or a generator. In particular, the invention relates to a permanent magnet synchronous machine.

Stand der Technik State of the art

Elektrische Maschinen werden in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt und zunehmend in der Automobilindustrie als Antrieb für Kraftfahrzeuge genutzt, etwa für Hybridkraftfahrzeuge oder für rein elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge. Electrical machines are used in a variety of industrial applications and are increasingly used in the automotive industry as a drive for motor vehicles, such as for hybrid vehicles or for purely electrically powered vehicles.

In Kraftfahrzeugen eingesetzte elektrische Maschinen sind häufig als permanent erregte Synchronmaschinen ausgestaltet und weisen einen Stator sowie einen relativ zum Stator drehbar gelagerten Rotor auf. Electrical machines used in motor vehicles are often configured as permanently excited synchronous machines and have a stator and a rotor rotatably mounted relative to the stator.

Die Rotoren weisen in der Regel ein oder mehrere Lamellenpakete, auch Rotorpakete genannt, aus in Längserstreckungsrichtung des Rotors übereinander gestapelten Blechlamellen auf. In in Umfangsrichtung des Rotors beabstandeten Ausnehmungen des Rotors, sogenannten Magnettaschen, sind Permanentmagnete angeordnet, deren Magnetfelder durch Wechselwirkung mit einem von dem Stator generierten Magnetfeld zum Antrieb des Rotors genutzt werden können. Häufig weisen permanent erregte elektrische Maschinen pro Pol der elektrischen Maschine zwei V-förmig zueinander und jeweils in einer Magnettasche angeordnete Permanentmagnete auf. The rotors generally have one or more disk packs, also called rotor packs, of laminated laminations stacked on top of one another in the longitudinal direction of extension of the rotor. In the circumferential direction of the rotor spaced recesses of the rotor, so-called magnetic pockets, permanent magnets are arranged, the magnetic fields can be used by interaction with a magnetic field generated by the stator for driving the rotor. Frequently permanently excited electric machines have per pole of the electric machine two V-shaped each other and each arranged in a magnetic pocket permanent magnets.

Insbesondere bei sogenannten SMG-Typen von elektrischen Maschinen (separater Motor-Generator, SMG) wird ferner häufig eine Ganzlochwicklung mit einer Lochzahl q = 2 eingesetzt, wodurch in einem Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator ein Magnetfeld mit geringem Oberwellenanteil bzw. geringem Oberfeldanteil entstehen kann. Dies kann ferner zur Folge haben, dass in den Permanentmagneten geringe Wirbelstromverluste bzw. Eisenverluste auftreten, so dass eine Temperatur der Permanentmagnete gering gehalten und eine kostengünstige Klasse von Permanentmagneten eingesetzt werden kann. Mit steigender Lochzahl q können Eisenverluste und damit Gesamtverluste der elektrischen Maschine bei hohen Drehzahlen zunehmen. In particular, in so-called SMG types of electrical machines (separate motor generator, SMG) is also often a Ganzlochwicklung with a number of holes q = 2 used, creating a magnetic field with low harmonic content or low upper field content in an air gap between the rotor and the stator can. This can also mean that small eddy current losses or iron losses occur in the permanent magnets, so that a temperature of the permanent magnets can be kept low and an inexpensive class of permanent magnets can be used. With increasing number of holes q iron losses and thus total losses of the electric machine can increase at high speeds.

Die DE 10 2012 219 055 A1 beschreibt eine drehende elektrische Maschine mit pro Pol der elektrischen Maschine jeweils zwei V-förmig in einem Rotor angeordneten Permanentmagneten. Die Permanentmagnete sind dabei in einem Magnetpol-Öffnungswinkel zueinander angeordnet, welcher einen Scheitelpunkt auf einer Rotorachse besitzt. The DE 10 2012 219 055 A1 describes a rotating electric machine with per pole of the electric machine in each case two V-shaped arranged in a rotor permanent magnet. The permanent magnets are arranged in a magnetic pole opening angle to each other, which has a vertex on a rotor axis.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, eine bezüglich eines maximal erzeugbaren Drehmoments sowie bezüglich Verlusten, insbesondere Wirbelstromverlusten und/oder Eisenverlusten, optimierte elektrische Maschine mit hoher Drehzahlfestigkeit und/oder hoher mechanischer Stabilität bereitzustellen. Embodiments of the present invention can advantageously make it possible to provide an electrical machine with high speed stability and / or high mechanical stability optimized with respect to a maximum producible torque and with regard to losses, in particular eddy current losses and / or iron losses.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine permanent erregte elektrische Maschine vorgeschlagen, welche einen Stator aufweist, der entlang eines Umfangs des Stators nebeneinander angeordnete und jeweils durch einen Zahn des Stators voneinander beabstandete Nuten aufweist, in welchen Nuten jeweils eine Statorwicklung angeordnet ist. Weiter weist die elektrische Maschine einen um eine Drehachse relativ zum Stator drehbar gelagerten und konzentrisch zum Stator angeordneten Rotor auf, wobei der Rotor pro Pol der elektrischen Maschine jeweils eine erste Magnettasche mit einem darin angeordneten wenigstens einen ersten Magnetelement und eine zweite Magnettasche mit einem darin angeordneten wenigstens einen zweiten Magnetelement aufweist. Dabei ist zwischen einem ersten Rand jeden Pols und der ersten Magnettasche sowie zwischen einem dem ersten Rand in Umfangsrichtung des Rotors gegenüberliegenden zweiten Rand jeden Pols und der zweiten Magnettasche jeweils ein sich in radialer Richtung erstreckender Radialsteg des Rotors ausgebildet. Weiter weist die elektrische Maschine einen sich in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine erstreckenden und die erste Magnettasche sowie die zweite Magnettasche an einem Außenumfang umlaufenden Umfangssteg auf. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die erste Magnettasche und die zweite Magnettasche eines jeden Pols der elektrischen Maschine in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine miteinander verbunden sind und eine gemeinsame Magnetpaartasche bilden, welche einen ersten Randbereich und einen dem ersten Randbereich in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten Randbereich aufweist, wobei der erste Randbereich und der zweite Randbereich in einem Querschnitt, z.B. einem Querschnitt durch die Magnetpaartasche und/oder die elektrische Maschine, jeweils eine kreisförmig gekrümmte Kante und eine elliptisch gekrümmte Kante aufweisen, wobei die kreisförmig gekrümmten Kanten der Magnetpaartasche jeweils an einer Stelle des Rotors ausgebildet sind, an welcher der Umfangssteg eine in radialer Richtung bemessene geringste Dicke aufweist, und wobei die elliptisch gekrümmten Kanten der Magnetpaartasche jeweils an einer Stelle ausgebildet sind, an welcher die Radialstege jeweils mit dem Umfangssteg aufeinandertreffen. According to one aspect of the invention, a permanently excited electric machine is proposed, which has a stator which has juxtaposed and spaced from each other by a tooth of the stator along a circumference of the stator, in which grooves in each case a stator winding is arranged. Further, the electric machine has a rotatably mounted about an axis of rotation relative to the stator and concentric with the stator rotor, wherein the rotor per pole of the electric machine in each case a first magnetic pocket having disposed therein at least a first magnetic element and a second magnetic pocket with a therein has at least one second magnetic element. In this case, a radially extending radial web of the rotor is formed between a first edge of each pole and the first magnet pocket and between a second edge of each pole opposite the first edge in the circumferential direction of the rotor and the second magnet pocket. Furthermore, the electric machine has a circumferential web extending in the circumferential direction of the electric machine and encompassing the first magnetic pocket and the second magnetic pocket on an outer circumference. The electrical machine according to the invention is characterized in particular by the fact that the first magnetic pocket and the second magnetic pocket of each pole of the electric machine are interconnected in the circumferential direction of the electric machine and form a common magnetic pair pocket which has a first edge region and a peripheral region opposite the first edge region second edge region, wherein the first edge region and the second edge region in a cross section, for example a cross section through the magnetic pair pocket and / or the electric machine, each having a circular curved edge and an elliptically curved edge, wherein the circular curved edges of the magnetic pair pocket respectively a position of the rotor are formed, at which the peripheral ridge has a dimensioned in the radial direction smallest thickness, and wherein the elliptically curved edges of the pair of magnetic bags are each formed at a position at which the radial webs each meet with the peripheral ridge.

Der Pol der elektrischen Maschine kann dabei einen magnetischen Pol und/oder ein Segment der elektrischen Maschine bezeichnen. Der Winkel eines Segmentes entspricht dabei 360°mechanisch geteilt durch die Anzahl der magnetischen Pole der elektrischen Maschine. The pole of the electric machine can designate a magnetic pole and / or a segment of the electrical machine. The angle of a segment corresponds to 360 ° mechanically divided by the number of magnetic poles of the electric machine.

Der Rotor der elektrischen Maschine kann wenigstens ein Lamellenpaket aus in Längserstreckungsrichtung des Rotors übereinander gestapelten Blechlamellen aufweisen, in welchen die Magnettaschen und/oder die Magnetpaartaschen, z.B. als Ausstanzungen, eingebracht sein können. Die einzelnen Magnettaschen und/oder Magnetpaartaschen können sich dabei im Wesentlichen über eine gesamte Länge des Rotors erstrecken und pro Magnettasche kann eine Mehrzahl von Magnetelementen, z.B. in Form von Permanentmagneten, in Längserstreckungsrichtung des Rotors nebeneinander angeordnet und/oder übereinander gestapelt sein. The rotor of the electric machine may comprise at least one plate pack of laminations stacked on top of one another in the longitudinal extension direction of the rotor, in which the magnet pockets and / or the magnet pair pockets, e.g. as punched out, can be introduced. The individual magnetic pockets and / or pairs of magnetic pockets may extend substantially over an entire length of the rotor and per magnetic pocket, a plurality of magnetic elements, e.g. in the form of permanent magnets, arranged side by side in the longitudinal extension direction of the rotor and / or stacked one above the other.

Der Umfangssteg kann die Magnetpaartaschen eines jeden Pols der elektrischen entlang des Außenumfangs teilweise oder vollständig umlaufen. Der Umfangssteg kann dabei einen Außenbereich des Rotors und/oder des Lamellenpakets bezeichnen, welcher die Magnetpaartaschen entlang des Außenumfangs im Wesentlichen ringförmig umschließen und/oder ringförmig umlaufen kann. Die Radialstege können sich an jedem Rand eines Pols von einem Rotorinnendurchmesser bis zu dem Umfangssteg erstrecken. Die Radialstege können sich in Umfangsrichtung gegenüberliegende Randbereiche eines jeden Pols der elektrischen Maschine bezeichnen, welche durch das Lamellenpaket ausgebildet sein können. Die Radialstege können gleichsam den Rotor im Wesentlichen speichenartig zumindest teilweise durchziehen. The peripheral ridge may partially or fully circulate the magnet pair pockets of each pole of the electrical along the outer circumference. In this case, the peripheral web can denote an outer region of the rotor and / or of the disk pack, which can surround the magnet pair pockets substantially annularly along the outer circumference and / or can rotate in an annular manner. The radial webs may extend at each edge of a pole from a rotor inner diameter to the circumferential ridge. The radial webs may be in the circumferential direction opposite edge regions of each pole of the electric machine, which may be formed by the disk set. The radial webs can, as it were, at least partially pass through the rotor in the manner of a spoke.

Die kreisförmig gekrümmten Kanten der Magnetpaartasche können in einem Querschnitt durch die Magnetpaartasche kreisförmig gekrümmte Bereiche und/oder Ecken einer Außenkante der jeweiligen Magnetpaartasche bezeichnen. Gleichermaßen können die elliptisch gekrümmten Kanten der Magnetpaartasche in einem Querschnitt durch die Magnetpaartasche elliptisch gekrümmte Bereiche und/oder Ecken der Außenkante der jeweiligen Magnetpaartasche bezeichnen. Die kreisförmig gekrümmten Kanten können jeweils in radialer Richtung näher am Stator angeordnet sein als die elliptisch gekrümmten Bereiche. Die kreisförmig gekrümmten Kanten können dabei jeweils an denjenigen Stellen der Magnetpaartasche ausgebildet sein, welche dem Stator und/oder dem Rotoraußendurchmesser am nächsten liegen, d.h. einen geringsten Abstand zu dem Stator und/oder dem Rotoraußendurchmesser aufweisen. Die elliptisch gekrümmten Kanten können an denjenigen Stellen der Magnetpaartasche angeordnet sein, welche in Umfangsrichtung am weitesten voneinander beabstandet sind. Ein in Umfangsrichtung bemessener Abstand der kreisförmig gekrümmten Kanten jeder Magnetpaartasche kann dabei kleiner sein als ein in Umfangsrichtung bemessener Abstand der elliptisch gekrümmten Kanten. The circularly curved edges of the magnetic pair bag may denote circularly curved portions and / or corners of an outer edge of the respective magnetic pair bag in a cross section through the magnetic pair bag. Likewise, the elliptically curved edges of the magnet pair bag in a cross section through the magnet pair bag may indicate elliptically curved portions and / or corners of the outer edge of the respective magnet pair bag. The circularly curved edges can each be arranged closer to the stator in the radial direction than the elliptically curved regions. The circularly curved edges may in each case be formed at those points of the magnetic pair pocket which are closest to the stator and / or the rotor outer diameter, i. have a minimum distance to the stator and / or the rotor outer diameter. The elliptically curved edges may be disposed at those locations of the magnetic pair pocket that are circumferentially farthest apart. A circumferentially dimensioned distance of the circularly curved edges of each pair of magnetic particles can be smaller than a circumferentially dimensioned distance of the elliptically curved edges.

Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Bei permanent erregten Synchronmaschinen mit jeweils zwei V-förmig zueinander angeordneten Magnetelementen pro Pol der elektrischen Maschine ist es zum Erhalt einer Drehzahlfestigkeit und/oder einer mechanischen Stabilität der elektrischen Maschine in der Regel nötig, einen Steg bzw. Mittelsteg und/oder eine Brücke zwischen den Magnetelementen (bzw. zwischen den Magnettaschen) eines Pols anzuordnen und/oder in dem Lamellenpaket des Rotors auszubilden, da aufgrund der V-förmigen Anordnung eine zusätzliche Blechmasse zwischen den Magnettaschen und einem Rotoraußendurchmesser ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten sind die Magnetelemente eines Pols meist durch den Mittelsteg in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Zur Absicherung einer Stanzbarkeit der Magnettaschen kann dabei in der Regel eine Dicke des Mittelstegs von rund 0,6 mm bis 0,7 mm nicht unterschritten werden. Über den Mittelsteg kann sich jedoch ein Teil der Feldlinien der Magnetelemente direkt vom Nordpol zum Südpol der Magnetelemente verbinden (magnetischer Kurzschluss), ohne dabei beispielsweise über einen zwischen Rotor und Stator in radialer Richtung angeordneten Spalt bzw. Luftspalt zur Drehmomenterzeugung beitragen zu können. Mit anderen Worten kann aufgrund des Mittelsteges ein Streufluss entstehen, welcher nicht zur Drehmomenterzeugung genutzt werden kann. Erfindungsgemäß kann dieser Effekt dadurch vermieden werden, dass der Mittelsteg zwischen den Magnettaschen eines Pols entfällt und die Magnettaschen in Umfangsrichtung miteinander verbunden werden, so dass die gemeinsame Magnetpaartasche ausgebildet wird und der Streufluss gering gehalten bzw. vermieden werden kann. Durch Vermeidung des Streuflusses kann ferner eine Magnetmasse in vorteilhafter Weise reduziert sein und es können Materialkosten eingespart werden. Ideas for embodiments of the present invention may be considered, inter alia, as being based on the thoughts and findings described below. In permanently excited synchronous machines, each with two V-shaped magnet elements arranged per pole of the electric machine, it is usually necessary to obtain a speed stability and / or mechanical stability of the electric machine, a web or a central web and / or a bridge between the Magnet elements (or between the magnetic pockets) to arrange a pole and / or form in the disk set of the rotor, since due to the V-shaped arrangement, an additional sheet metal mass between the magnetic pockets and a rotor outer diameter can be formed. In other words, the magnetic elements of a pole are usually spaced from each other by the central web in the circumferential direction. In order to ensure a punchability of the magnetic pockets, a thickness of the central web of approximately 0.6 mm to 0.7 mm can generally not be undershot. However, part of the field lines of the magnetic elements can connect directly to the magnetic pole elements from the north pole to the south pole (magnetic short circuit), without being able to contribute to the generation of torque, for example via a gap or air gap arranged between rotor and stator in the radial direction. In other words, due to the central web, a stray flux can arise, which can not be used for torque generation. According to the invention, this effect can be avoided by eliminating the central web between the magnetic pockets of a pole and by interconnecting the magnetic pockets in the circumferential direction so that the common magnet pair pocket is formed and the stray flux can be kept low or avoided. In addition, by avoiding the leakage flux, a magnetic mass can advantageously be reduced and material costs can be saved.

Der Entfall des Mittelsteges zwischen den Magnettaschen eines Pols kann jedoch auch eine Drehzahlfestigkeit und/oder mechanische Stabilität der elektrischen Maschine verringern. Erfindungsgemäß wird dies durch die Ausgestaltung der Randbereiche der Magnetpaartasche mit je einer kreisförmig und einer elliptisch gekrümmten Kante kompensiert, d.h. die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Randbereiche kann in vorteilhafter Weise eine Drehzahlfestigkeit und/oder mechanische Stabilität des Rotors erhöhen. Entsprechend kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der elektrischen Maschine eine Drehmomentdichte und/oder Leistungsdichte gesteigert sein bei gleichzeitiger Gewährleistung der mechanischen Drehzahlfestigkeit. Mit anderen Worten kann eine elektrische Maschine mit erhöhtem Reluktanz- und/oder Synchronmoment bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität bereitgestellt sein. However, the elimination of the central web between the magnetic pockets of a pole can also reduce a rotational speed resistance and / or mechanical stability of the electrical machine. According to the invention, this is compensated by the configuration of the edge regions of the magnet pair pocket, each with a circular and an elliptically curved edge, that is, the inventive design of the edge regions can advantageously increase a rotational speed resistance and / or mechanical stability of the rotor. Accordingly, by the inventive design of the electric machine, a torque density and / or power density can be increased while ensuring the mechanical speed resistance. In other words, an electrical machine with increased reluctance and / or synchronous torque can be provided with simultaneously high mechanical stability.

Des Weiteren können Kenngrößen von elektrischen Maschinen, wie beispielsweise das Drehmoment und Verluste der elektrischen Maschine, insbesondere Wirbelstromverluste und/oder Eisenverluste, von einer Vielzahl von die Geometrie der elektrischen Maschine betreffenden Größen (geometrische Größen) und/oder Parametern abhängen. Ferner können Kenngrößen der elektrischen Maschine untereinander in Konkurrenz stehen, d.h. eine Optimierung einer Kenngröße kann eine Verschlechterung einer anderen Kenngröße zur Folge haben. Entsprechend können die geometrischen Größen und/oder Parameter der elektrischen Maschine im Hinblick auf einen Kompromiss zwischen konkurrierenden Kenngrößen optimiert und/oder gewählt werden, was beispielsweise im Rahmen einer Multizieloptimierung bewerkstelligt werden kann. Die in dieser Erfindung vorgeschlagenen und im Folgenden beschriebenen geometrischen Größen der elektrischen Maschine können eine derartige Optimierung der elektrischen Maschine hinsichtlich des Drehmoments und/oder einer Leistung der elektrischen Maschine darstellen, wobei die geometrischen Größen insbesondere hinsichtlich einer Eisenlänge, Verlusten, einer Qualität und/oder einem Preis der Magnetelemente, einer Kupfermasse und/oder einer Drehmomentwelligkeit einen optimalen Kompromiss darstellen können. Auch können die geometrischen Größen derart optimiert sein, dass beispielsweise eine Kenngröße optimiert ist bei gleichzeitiger Maximierung anderer Freiheitsgrade. Insbesondere kann die erfindungsgemäße elektrische Maschine derart optimiert sein, dass sie eine hohe Drehmomentdichte und/oder Leistungsdichte bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität, geringen Verlusten, kostengünstigen Magneten und/oder einer geringen Drehmomentwelligkeit aufweisen kann. Furthermore, parameters of electrical machines, such as the torque and losses of the electrical machine, in particular eddy current losses and / or iron losses, can depend on a large number of variables relating to the geometry of the electrical machine (geometric variables) and / or parameters. Furthermore, characteristics of the electric machine may compete with each other, i. An optimization of one parameter may result in a deterioration of another parameter. Correspondingly, the geometric parameters and / or parameters of the electrical machine can be optimized and / or selected with regard to a compromise between competing parameters, which can be accomplished, for example, in the context of multi-target optimization. The geometric variables of the electric machine proposed in this invention and described below may represent such an optimization of the electric machine with regard to the torque and / or a power of the electric machine, wherein the geometric variables in particular with regard to iron length, losses, quality and / or a price of the magnetic elements, a copper mass and / or a torque ripple can represent an optimal compromise. The geometric variables can also be optimized in such a way that, for example, one parameter is optimized while at the same time maximizing other degrees of freedom. In particular, the electric machine according to the invention can be optimized such that it can have a high torque density and / or power density with simultaneously high mechanical stability, low losses, inexpensive magnets and / or a low torque ripple.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Verhältnis eines Radius der kreisförmig gekrümmten Kante zu einem Rotoraußenradius des Rotors zwischen 0,011 und 0,013. According to one embodiment of the invention, a ratio of a radius of the circularly curved edge to a rotor outer radius of the rotor is between 0.011 and 0.013.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Verhältnis einer großen Halbachse und/oder eines Majorradius der elliptisch gekrümmten Kante zum Rotoraußenradius zwischen 0,016 und 0,018. According to one embodiment of the invention, a ratio of a major half axis and / or a major radius of the elliptically curved edge to the rotor outer radius is between 0.016 and 0.018.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die kleinste in radialer Richtung bemessene Dicke des Umfangssteges zwischen der Magnetpaartasche und einem Rotoraußendurchmesser des Rotors zwischen 0,6 mm und 3,0 mm. Der Umfangssteg kann dabei die Magnetpaartasche an einem Außenumfang des Rotors umlaufen, beispielsweise ringförmig umlaufen. According to one embodiment of the invention, the smallest radially measured thickness of the circumferential ridge between the magnet pair pocket and a rotor outer diameter of the rotor is between 0.6 mm and 3.0 mm. The peripheral web can rotate around the magnet pair bag on an outer circumference of the rotor, rotate for example annularly.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Verhältnis eines Rotoraußendurchmessers des Rotors zu einer maximalen mechanischen Drehzahl der elektrischen Maschine zwischen 0,01 und 0,04 mm/min^–1 (0,04 mm·min). According to one embodiment of the invention, a ratio of a rotor outside diameter of the rotor to a maximum mechanical speed of the electric machine is between 0.01 and 0.04 mm / min-1 (0.04 mm-min).

Aufgrund des Entfalls des Mittelstegs zwischen den beiden Magnettaschen eines Pols kann es hinsichtlich einer Drehzahlfestigkeit und/oder mechanischen Stabilität des Rotors vorteilhaft sein, den Steg aufzuweiten bzw. dessen in radialer Richtung bemessene Dicke zu vergrößern. Eine derartige Aufweitung kann mit Hilfe der obenstehend angegebenen erfindungsgemäßen Verhältnisse und/oder geometrischer Größen in vorteilhafter Weise realisiert sein. Due to the elimination of the central web between the two magnetic pockets of a pole, it may be advantageous in terms of speed stability and / or mechanical stability of the rotor to widen the web or to increase its thickness measured in the radial direction. Such expansion can be realized in an advantageous manner with the aid of the abovementioned ratios and / or geometrical sizes.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt eine innere Pollückenbreite der elektrischen Maschine und eine äußere Pollückenbreite jeweils zwischen 0,8 mm und 5,0 mm, und/oder ein Verhältnis der inneren Pollückenbreite der elektrischen Maschine zu der äußeren Pollückenbreite beträgt zwischen 0,3 und 1,8, vorzugsweise zwischen 0,3 und 1,79. Die innere Pollückenbreite kann dabei einen Abstand einer radial innenliegenden Außenkante wenigstens eines der Randbereiche der Magnetpaartasche zum Rand des Pols bezeichnen, und die äußere Pollückenbreite kann einen Abstand einer radial außenliegenden Außenkante wenigstens eines der Randbereiche der Magnetpaartasche zum Rand des Pols bezeichnen. Die innere und/oder die äußere Pollückenbreite können je eine Breite und/oder Dicke wenigstens eines der Radialstege bezeichnen. Die radial außenliegende Außenkante der Magnetpaartasche liegt dabei in radialer Richtung näher am Stator als die radial innenliegende Außenkante. Das erfindungsgemäße Verhältnis der inneren zur äußeren Pollückenbreite kann sich vorteilhaft auf eine Stabilität der elektrischen Maschine sowie ein Drehmoment auswirken. Die erfindungsgemäße Abmessung der inneren und/oder äußeren Pollückenbreite sowie deren Verhältnis können sich weiter vorteilhaft auf eine Drehzahlfestigkeit des Rotors auswirken. According to an embodiment of the invention, an inner pole gap width of the electric machine and an outer pole gap width are each between 0.8 mm and 5.0 mm, and / or a ratio of the inner pole gap width of the electric machine to the outer pole gap width is between 0.3 and 1 , 8, preferably between 0.3 and 1.79. The inner pole gap width may be a distance of a radially inner outer edge of at least one of the edge regions of the magnetic pair bag to the edge of the pole, and the outer pole gap width may refer to a distance of a radially outer outer edge of at least one of the edge regions of the magnetic pair bag to the edge of the pole. The inner and / or the outer pole gap width can each designate a width and / or thickness of at least one of the radial webs. The radially outer outer edge of the magnet pair pocket lies in the radial direction closer to the stator than the radially inner outer edge. The ratio of the inner to the outer pole gap width according to the invention can advantageously have an effect on a stability of the electrical machine as well as on a torque. The inventive dimension of the inner and / or outer pole gap width and their ratio can further beneficial effect on a rotational speed resistance of the rotor.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Verhältnis eines Rotorinnendurchmessers des Rotors zu einem Statoraußendurchmesser des Stators zwischen 0,4 und 0,8. According to one embodiment of the invention, a ratio of a rotor inner diameter of the rotor to a stator outer diameter of the stator is between 0.4 and 0.8.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Statoraußendurchmesser zwischen 110 mm und 500 mm, und/oder ein Verhältnis eines Statorinnendurchmessers zu einem Statoraußendurchmesser beträgt zwischen 0,6 und 0,9, vorzugsweise zwischen 0,64 und 0,88. According to one embodiment of the invention, the stator outer diameter is between 110 mm and 500 mm, and / or a ratio of a stator inner diameter to a stator outer diameter is between 0.6 and 0.9, preferably between 0.64 and 0.88.

Durch die erfindungsgemäße Wahl der Größen des Rotorinnendurchmessers´, des Statoraußendurchmessers, des Statorinnendurchmessers sowie den obenstehend angegebenen Verhältnissen kann in vorteilhafter Weise ein Drehmoment der elektrischen Maschine weiter optimiert und/oder maximiert sein. As a result of the choice according to the invention of the sizes of the inner diameter of the rotor, the outside diameter of the stator, the inside diameter of the stator and the above-mentioned ratios, advantageously a torque of the electric machine can be further optimized and / or maximized.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind der Stator und der Rotor in radialer Richtung der elektrischen Maschine über einen Luftspalt voneinander beabstandet, wobei ein Verhältnis einer in der radialen Richtung bemessenen Luftspaltdicke des Luftspalts zu einem Statorinnendurchmesser des Stators zwischen 0,003 und 0,04 beträgt. Dadurch können in vorteilhafter Weise Oberfeldanteile gedämpft werden und Wirbelstromverluste und/oder Eisenverluste können gering gehalten werden. Auch kann dadurch ein Wirkungsgrad der elektrischen Maschine gesteigert und/oder optimiert sein. According to one embodiment of the invention, the stator and the rotor are spaced apart in the radial direction of the electric machine via an air gap, wherein a ratio of an air gap in the air gap thickness of the air gap to a stator inner diameter of the stator is between 0.003 and 0.04. As a result, upper field components can be damped in an advantageous manner and eddy current losses and / or iron losses can be kept low. It can also be increased and / or optimized an efficiency of the electric machine.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Lochzahl der elektrischen Maschine größer oder gleich 0,5. Insbesondere kann die elektrische Maschine eine Lochzahl gleich zwei aufweisen, wobei die Lochzahl eine Anzahl der Nuten pro Polzahl und Strang der elektrischen Maschine sein kann. Durch die erfindungsgemäße Wahl der Lochzahl können in vorteilhafter Weise Oberwellen des Magnetfelds reduziert sein bzw. kann das Magnetfeld einen geringen Oberfeldanteil aufweisen, was sich wiederum vorteilhaft auf ein Drehmoment der elektrischen Maschine auswirken kann. Auch können dadurch Wirbelstromverluste gering gehalten werden, was zu einer verringerten Erwärmung der Magnetelemente während des Betriebs der elektrischen Maschine führen kann, so dass insbesondere kostengünstige Magnetelemente eingesetzt werden können. According to one embodiment of the invention, a hole number of the electric machine is greater than or equal to 0.5. In particular, the electric machine may have a number of holes equal to two, wherein the number of holes may be a number of slots per pole number and strand of the electric machine. Due to the choice of the number of holes according to the invention, harmonics of the magnetic field can advantageously be reduced or the magnetic field can have a low upper field component, which in turn can advantageously affect a torque of the electric machine. This also eddy current losses can be kept low, which can lead to a reduced heating of the magnetic elements during operation of the electrical machine, so that in particular inexpensive magnetic elements can be used.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Verhältnis einer Magnettaschenhöhe der Magnetpaartasche zu einer Polbedeckung der Magnetpaartasche zwischen 0,03 mm/°el. (Millimeter pro Grad elektrisch) und 0,041 mm/°el., vorzugsweise zwischen 0,0307 mm/°el. und 0,0409 mm/°el.. Die Magnettaschen können im Wesentlichen quaderförmige Ausnehmungen in dem Rotor ausbilden, welche in einem Querschnitt durch den Rotor jeweils zwei im Wesentlich parallel zueinander und parallel zur Drehachse des Rotors verlaufende Hauptflächen aufweisen, auf welchen die Magnetelemente abgestützt sein können. Die Magnettaschenhöhe kann dabei einen Abstand der beiden Hauptflächen wenigstens einer der Magnetaschen der Magnetpaartasche bezeichnen. Die Polbedeckung der Magnetpaartasche kann eine gemeinsame Polbedeckung der ersten und zweiten Magnettasche eines Pols bezeichnen. Die Polbedeckung der Magnetpaartasche kann einen Winkel zwischen einer ersten Außenkante der ersten Magnettasche und einer zweiten Außenkante der zweiten Magnettasche bezeichnen, wobei die erste und zweite Außenkante an zwei sich gegenüberliegenden Randbereichen des Pols der elektrischen Maschine angeordnet sein können. Mit anderen Worten kann die Polbedeckung einen Winkel zwischen einem ersten an der ersten Außenkante der ersten Magnettasche anliegenden Schenkel und einem zweiten an der zweiten Außenkante der zweiten Magnettasche anliegenden Schenkel bezeichnen. Die Polbedeckung wird dabei typischerweise in Grad elektrisch (°el.) angegeben, welche über die Polpaarzahl der elektrischen Maschine in mechanische Grad umgerechnet werden kann. According to one embodiment of the invention, a ratio of a magnetic pocket height of the magnetic pair bag to a pole cover of the magnetic pair bag is between 0.03 mm / ° el. (Millimeters per degree electrical) and 0.041 mm / ° el., Preferably between 0.0307 mm / ° el. and 0.0409 mm / ° el .. The magnetic pockets may form substantially cuboidal recesses in the rotor, which in a cross section through the rotor in each case two substantially parallel to each other and parallel to the axis of rotation of the rotor extending main surfaces have, on which the magnetic elements supported could be. The pocket height of the magnet can in this case designate a distance of the two main surfaces of at least one of the magnetic pockets of the magnet pair pocket. The pole cover of the magnet pair bag may indicate a common pole cover of the first and second magnet pocket of a pole. The pole cover of the magnet pair bag may denote an angle between a first outer edge of the first magnet pocket and a second outer edge of the second magnet pocket, wherein the first and second outer edges may be disposed on two opposite edge portions of the pole of the electrical machine. In other words, the pole cover may designate an angle between a first leg resting against the first outer edge of the first magnetic pocket and a second leg resting against the second outer edge of the second magnetic pocket. The pole cover is typically specified in degrees electrically (° el.), Which can be converted over the number of pole pairs of the electrical machine into mechanical degrees.

Durch die erfindungsgemäße Geometrie der elektrischen Maschine mit dem erfindungsgemäßen Verhältnis der Magnettaschenhöhe zur Polbedeckung der Magnetpaartasche kann in vorteilhafter Weise ein Drehmoment der elektrischen Maschine optimiert und/oder maximiert sein. Insbesondere kann dadurch ein Reluktanzmoment der elektrischen Maschine optimiert und/oder maximiert sein, d.h. ein Drehmoment, welches aus einer Geometrie der elektrischen Maschine bzw. einem Blechschnitt des Rotors unter Vernachlässigung eines auf den Magnetelementen basierenden magnetischen Drehmoments resultiert. Bei Maximierung des Reluktanzmoments kann ferner Magnetmaterial für die Magnetelemente eingespart werden, so dass Kosten für die elektrische Maschine eingespart werden können. Due to the inventive geometry of the electric machine with the inventive ratio of the magnetic pocket height to the Polübereckung the magnetic pair bag, a torque of the electric machine can be optimized and / or maximized in an advantageous manner. In particular, this may optimize and / or maximize a reluctance torque of the electric machine, i. a torque resulting from a geometry of the electric machine or a laminar section of the rotor, neglecting a magnetic torque based on the magnetic elements. When maximizing the reluctance torque, magnetic material for the magnetic elements can furthermore be saved, so that costs for the electrical machine can be saved.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt eine Polbedeckung des ersten Magnetelements und des zweiten Magnetelements zwischen 104 °el. und 126 °el., vorzugsweise zwischen 104,1 °el. und 125,5 °el.. Die Polbedeckung des ersten und zweiten Magnetelements kann dabei eine gemeinsame Polbedeckung des ersten und zweiten Magnetelements bezeichnen. Die Polbedeckung kann einen Winkel zwischen einem ersten Schenkel, welcher an einer dem Stator am nächstgelegenen Kante des ersten Magnetelements anliegen kann, und einem zweiten Schenkel, welcher an einer dem Stator am nächstgelegenen Kante des zweiten Magnetelements anliegen kann, bemessen sein. Durch die erfindungsgemäß bemessene Polbedeckung des ersten und zweiten Magnetelements kann in vorteilhafter Weise ein Drehmoment der elektrischen Maschine optimiert und/oder maximiert sein. According to one embodiment of the invention, a Polübereckung the first magnetic element and the second magnetic element between 104 ° el. and 126 ° el., preferably between 104.1 ° el. and 125.5 ° el. The Polbedeckung of the first and second magnetic element may denote a common Polübereckung the first and second magnetic element. The pole cover may be dimensioned at an angle between a first leg which may abut one of the stator at the nearest edge of the first magnetic element and a second leg which may abut against the stator at the nearest edge of the second magnetic element. Due to the inventively measured Polübereckung of the first and second magnetic element, a torque of the electric machine can be optimized and / or maximized in an advantageous manner.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt eine Polbedeckung der Magnetpaartasche zwischen 145 °el. und 175 °el., vorzugsweise zwischen 145,7 °el. und 174,5 °el.. According to one embodiment of the invention, a Polübereckung the magnet pair bag between 145 ° el. and 175 ° el., preferably between 145.7 ° el. and 174.5 ° el ..

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind das erste Magnetelement und das zweite Magnetelement V-förmig zueinander angeordnet sind, wobei ein V-Winkel des ersten Magnetelements und des zweiten Magnetelements jeweils zwischen 5 °mechanisch und 28,3 °mechanisch beträgt, und/oder wobei eine Poolpaarzahl der elektrischen Maschine acht beträgt. Insbesondere kann der V-Winkel zwischen 5°mechanisch (Grad mechanisch bzw. °mech.) und 15°mechanisch betragen. Die Magnetelemente können derart V-förmig zueinander angeordnet sein, dass die V-Form in Richtung des Stators geöffnet ist. Der V-Winkel kann dabei zwischen einer waagerechten Tangente an einer dem Stator am nächstgelegenen Kante eines Magnetelements und einer in Richtung des Stators gerichteten Hauptfläche des jeweiligen Magnetelements bemessen sein. Das erste und zweite Magnetelement können derart V-förmig zueinander angeordnet sein, dass ein Winkel zwischen einer Längserstreckungsrichtung des ersten und einer Längserstreckungsrichtung des zweiten Magnetelements einer Differenz von 180 °mech. und dem doppelten Betrag des V-Winkels entsprechen kann. According to one embodiment of the invention, the first magnetic element and the second magnetic element are arranged V-shaped to each other, wherein a V angle of the first magnetic element and the second magnetic element is mechanically between 5 ° mechanical and 28.3 ° mechanical, and / or wherein a Pool pair number of the electric machine is eight. In particular, the V angle can be mechanical between mechanical (mechanical or mechanical) and mechanical at 5 °. The magnetic elements can be arranged in such a V-shape relative to one another that the V-shape is opened in the direction of the stator. In this case, the V angle can be dimensioned between a horizontal tangent on a stator of the nearest edge of a magnetic element and directed in the direction of the stator main surface of the respective magnetic element. The first and second magnetic element may be arranged in such a V-shape to each other that an angle between a longitudinal extension direction of the first and a longitudinal extension direction of the second magnetic element a difference of 180 ° mech. and twice the amount of the V angle.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Abstand eines des ersten und zweiten Magnetelements zu einer Polmitte des Pols zwischen 0 mm und 7 mm. Der Abstand kann dabei einen kleinsten Abstand eines der Magnetelemente zur Polmitte bezeichnen, d.h. der Abstand kann beispielsweise einen Abstand von einer der Polmitte am nächstgelegenen Kante (sog. innere Magnetkante) wenigstens eines des ersten und zweiten Magnetelements zur Polmitte bezeichnen. Die Polmitte kann ferner eine Symmetrieachse des Pols und/oder des Rotorsegments bezeichnen. According to an embodiment of the invention, a distance between one of the first and second magnetic elements to a pole center of the pole is between 0 mm and 7 mm. The distance may mean a smallest distance of one of the magnetic elements to the Polmitte, i. The distance may, for example, designate a distance from one of the pole centers on the nearest edge (so-called inner magnetic edge) of at least one of the first and second magnetic elements to the pole center. The Polmitte may also designate an axis of symmetry of the pole and / or the rotor segment.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Stator radial außenliegend ein Joch auf, welches die Nuten und die Zähne des Stators in Umfangsrichtung umläuft, wobei ein Verhältnis einer in radialer Richtung bemessenen Dicke des Jochs zu einer in radialer Richtung bemessenen Zahnhöhe der Zähne des Stators zwischen 0,5 und 1,5, beispielsweise zwischen 0,51 und 1,02, beträgt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine magnetische Leitfähigkeit des Stators optimiert sein. According to an embodiment of the invention, the stator has radially outwardly a yoke, which circumferentially rotates the grooves and the teeth of the stator, wherein a ratio of a radially measured thickness of the yoke to a radially metered tooth height of the teeth of the stator between 0 , 5 and 1.5, for example between 0.51 and 1.02. As a result, a magnetic conductivity of the stator can be optimized in an advantageous manner.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Verhältnis einer mittleren Zahnbreite der Zähne zu einer in radialer Richtung bemessenen Zahnhöhe der Zähne des Stators zwischen 0,1 und 0,35, vorzugsweise zwischen 0,15 und 0,31. Die mittlere Zahnbreite kann dabei die Hälfte der Summe (arithmetisches Mittel) einer radial außenliegenden Breite eines Zahns und einer radial innenliegenden Breite des Zahns sein, wobei die jeweiligen Breiten orthogonal zur radialen Richtung bemessen sein können. According to one embodiment of the invention, a ratio of an average tooth width of the teeth to a radially metered tooth height of the teeth of the stator is between 0.1 and 0.35, preferably between 0.15 and 0.31. The mean tooth width may be half the sum (arithmetic mean) of a radially outer width of a tooth and a radially inner width of the tooth, wherein the respective widths may be dimensioned orthogonal to the radial direction.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Verhältnis einer äußeren Nutbreite zu einer inneren Nutbreite der Nuten des Stators zwischen 0,9 und 1,1. Die äußere Nutbreite kann eine Breite der Nut an einer radial außenliegenden Kante der Nut und die innere Nutbreite kann eine Breite der Nut an einer radial innenliegenden Kante der Nut bezeichnen. Die radial innenliegende Kante kann dabei der radial außenliegenden in radialer Richtung gegenüberliegen. Die Nutbreiten können jeweils orthogonal zur radialen Richtung bemessen sein. Dadurch kann das durch in den Nuten angeordnete Statorwicklungen erzeugte Statormagnetfeld in vorteilhafter Weise weiter optimiert sein. Ferner kann durch möglichst parallelflankige Nuten ein größerer Kupferfüllfaktor und damit eine verlustärmere elektrische Maschine bereitgestellt werden. According to an embodiment of the invention, a ratio of an outer groove width to an inner groove width of the slots of the stator is between 0.9 and 1.1. The outer groove width may designate a width of the groove at a radially outer edge of the groove, and the inner groove width may designate a width of the groove at a radially inner edge of the groove. The radially inner edge can lie opposite the radially outer in the radial direction. The groove widths may each be dimensioned orthogonal to the radial direction. As a result, the stator magnetic field generated by stator windings arranged in the slots can be further optimized in an advantageous manner. Furthermore, a larger Kupferfüllfaktor and thus a lower-loss electric machine can be provided by possible parallel flutes.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind. Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which neither the drawings nor the description are to be construed as limiting the invention.

1 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a cross section of a portion of an electric machine according to an embodiment of the invention.

2A und 2B zeigen jeweils eine Detailansicht eines Querschnitts durch einen Rotor einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2A and 2 B each show a detailed view of a cross section through a rotor of an electric machine according to an embodiment of the invention.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale. The figures are only schematic and not to scale. Like reference numerals designate the same or equivalent features in the figures.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer elektrischen Maschine 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Segment 12 mit einem magnetischen Pol 14 der elektrischen Maschine 10 dargestellt ist. Die elektrische Maschine 10 weist eine Mehrzahl in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneter derartiger Segmente 12 auf. Die elektrische Maschine 10 kann etwa eine permanent erregte Synchronmaschine sein. 1 shows a cross section of a part of an electric machine 10 according to an embodiment of the invention, wherein a segment 12 with a magnetic pole 14 the electric machine 10 is shown. The electric machine 10 has a plurality of circumferentially juxtaposed such segments 12 on. The electric machine 10 can be about a permanent magnet synchronous machine.

Die elektrische Maschine 10 weist einen Stator 16 auf. Der Stator 16 weist entlang eines Umfangs des Stators 16 nebeneinander angeordnete Nuten 20 auf, welche jeweils durch einen Zahn 18 des Stators 16 voneinander beabstandet und/oder getrennt sind. In den Nuten 20 ist jeweils eine Statorwicklung 22 angeordnet. Radial außenliegend weist der Stator 16 ferner ein Joch 24 auf, welches die Zähne 18 und Nuten 20 in Umfangsrichtung umläuft. Das Joch 24 kann somit einen Außenbereich des Stators 16 bezeichnen. The electric machine 10 has a stator 16 on. The stator 16 points along a circumference of the stator 16 juxtaposed grooves 20 on, each by a tooth 18 of the stator 16 spaced apart and / or separated. In the grooves 20 is each a stator winding 22 arranged. Radial outboard points the stator 16 also a yoke 24 on which the teeth 18 and grooves 20 circumscribes in the circumferential direction. The yoke 24 can thus be an outdoor area of the stator 16 describe.

Weiter weist die elektrische Maschine 10 einen um eine Drehachse 26 relativ zum Stator 16 drehbar gelagerten und konzentrisch zum Stator 16 angeordneten Rotor 28 auf. Der Rotor 28 kann wenigstens ein Lamellenpaket 30 aufweisen, welches aus einer Mehrzahl von in Längserstreckungsrichtung des Rotors 28 übereinander gestapelten Blechlamellen 32 bestehen kann. Pro Pol 14 der elektrischen Maschine 10 weist der Rotor 28 jeweils eine erste Magnettasche 34 mit einem darin angeordneten wenigstens einen ersten Magnetelement 36 und eine zweite Magnettasche 38 mit einem darin angeordneten wenigsten einen zweiten Magnetelement 40 auf. Die Magnettaschen 34, 38 können z.B. als Ausstanzungen in das Lamellenpaket 30 bzw. in die Blechlamellen 32 eingebracht sein. Die Magnettaschen 34, 38 können sich dabei im Wesentlichen über eine gesamte Länge des Rotors 28 erstrecken und pro Magnettasche 34, 38 kann eine Mehrzahl von Magnetelementen 36, 40, etwa Permanentmagneten, in Längserstreckungsrichtung des Rotors 28 nebeneinander angeordnet sein. Die Magnettaschen 34, 38 können jeweils im Wesentlichen quaderförmige Ausnehmungen in dem Rotor 28 ausbilden, welche in einem Querschnitt durch den Rotor 28 jeweils zwei im Wesentlichen parallel zueinander und parallel zur Drehachse 26 des Rotors 28 verlaufende Hauptflächen 42, 44 aufweisen, auf welchen die Magnetelemente 36, 40 abgestützt sein können. Ein Abstand der beiden Hauptflächen 42, 44 wird als Magnettaschenhöhe 46 einer Magnetasche 34, 38 bezeichnet. Die beiden Magnettaschen 34, 38 können sich ferner bezüglich einer Polmitte 90 in Umfangsrichtung gegenüberliegen. Die Magnetelemente 36, 40 können an den Hauptflächen 42, 44 anliegen oder von zumindest einer der Hauptflächen 42, 44 beabstandet sein, d.h. eine Höhe der Magnetelemente 36, 40 kann kleiner als die Magnettaschenhöhe 46 sein. Next, the electric machine 10 one around a rotation axis 26 relative to the stator 16 rotatably mounted and concentric with the stator 16 arranged rotor 28 on. The rotor 28 can at least one disc pack 30 which consists of a plurality of in the longitudinal direction of the rotor 28 stacked laminations 32 can exist. Per pole 14 the electric machine 10 points the rotor 28 each a first magnetic bag 34 with at least one first magnetic element disposed therein 36 and a second magnetic bag 38 with a least one second magnetic element disposed therein 40 on. The magnetic bags 34 . 38 can eg as punched in the disk pack 30 or in the laminations 32 be introduced. The magnetic bags 34 . 38 can be essentially over an entire length of the rotor 28 extend and per magnet pocket 34 . 38 may be a plurality of magnetic elements 36 . 40 , about permanent magnets, in the longitudinal direction of the rotor 28 be arranged side by side. The magnetic bags 34 . 38 can each be substantially cuboidal recesses in the rotor 28 form, which in a cross section through the rotor 28 two each substantially parallel to each other and parallel to the axis of rotation 26 of the rotor 28 running main surfaces 42 . 44 have, on which the magnetic elements 36 . 40 can be supported. A distance between the two main surfaces 42 . 44 is called magnetic pocket height 46 a magnetic bag 34 . 38 designated. The two magnetic bags 34 . 38 can also with respect to a Polmitte 90 in the circumferential direction opposite. The magnetic elements 36 . 40 can on the main surfaces 42 . 44 abutment or of at least one of the main surfaces 42 . 44 be spaced, ie, a height of the magnetic elements 36 . 40 can be smaller than the pocket height 46 be.

Die erste und zweite Magnettasche 34, 38 eines jeden Pols 14 sind in Umfangsrichtung des Rotors 28 miteinander verbunden und bilden eine gemeinsame Magnetpaartasche 33. Die Magnettaschenhöhe 46 der ersten und zweiten Magnettasche 34, 38 bezeichnet dabei ebenso die Magnettaschenhöhe 46 der Magnetpaartasche 33. Eine strukturelle Ausgestaltung der Magnetpaartasche 33 ist in nachfolgenden 2A und 2B im Detail gezeigt. The first and second magnetic bag 34 . 38 of every pole 14 are in the circumferential direction of the rotor 28 connected together and form a common magnet pair bag 33 , The pocket height 46 the first and second magnetic bag 34 . 38 also designates the magnetic pocket height 46 the magnetic pair bag 33 , A structural design of the magnetic pair bag 33 is in succeeding 2A and 2 B shown in detail.

Die Magnetpaartasche 33 weist eine Polbedeckung 48 auf, welche über einen Winkel zwischen einer ersten Außenkante 35 der ersten Magnettasche 34 und einer zweiten Außenkante 39 der zweiten Magnettasche 38 gegeben ist. Die erste Außenkante 35 ist dabei an einem ersten Randbereich 27 der Magnetpaartasche 33 und die zweite Außenkante 39 ist an einem zweiten Randbereich 29 der Magnetpaartasche 33 angeordnet, wobei sich der erste und zweite Randbereich 27, 29 bzw. die erste und zweite Außenkante 35, 39 in Umfangsrichtung gegenüberliegen. Mit anderen Worten kann die gemeinsame Polbedeckung 48 einen Winkel zwischen einem ersten an der ersten Außenkante 35 anliegenden Schenkel 49 (bzw. einer ersten Tangente 49) und einem zweiten an der zweiten Außenkante 39 anliegenden Schenkel 51 (bzw. einer zweiten Tangente 51) bezeichnen. Die Polbedeckung 48 wird dabei typischerweise in Grad elektrisch (°el.) angegeben, welche über eine Polpaarzahl der elektrischen Maschine 10 in mechanische Grad umgerechnet werden kann. Die Polbedeckung 48 der Magnetpaartasche 33 beträgt zwischen 145 °el. und 175 °el., vorzugsweise zwischen 145,7 °el. und 174,5 °el.. The magnet pair bag 33 has a pole cover 48 on which an angle between a first outer edge 35 the first magnetic bag 34 and a second outer edge 39 the second magnetic bag 38 given is. The first outer edge 35 is at a first edge area 27 the magnetic pair bag 33 and the second outer edge 39 is at a second edge area 29 the magnetic pair bag 33 arranged, wherein the first and second edge area 27 . 29 or the first and second outer edge 35 . 39 in the circumferential direction opposite. In other words, the common pole cover 48 an angle between a first at the first outer edge 35 adjacent thighs 49 (or a first tangent 49 ) and a second at the second outer edge 39 adjacent thighs 51 (or a second tangent 51 ) describe. The poling cover 48 is typically specified in degrees electrically (° el.), Which via a pole pair number of the electric machine 10 can be converted into mechanical degrees. The poling cover 48 the magnetic pair bag 33 is between 145 ° el. and 175 ° el., preferably between 145.7 ° el. and 174.5 ° el ..

Weiter beträgt ein Verhältnis der Magnettaschenhöhe 46 zu der Polbedeckung 48 der Magnetpaartasche 33 zwischen 0,03 mm/°el. und 0,041 mm/°el.. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Magnettaschenhöhe 46 zur gemeinsamen Polbedeckung 48 zwischen 0,0307 mm/°el. und 0,0409 mm/°el.. Next is a ratio of the magnetic pocket height 46 to the pole cover 48 the magnetic pair bag 33 between 0.03 mm / ° el. and 0.041 mm / ° el. Preferably, the ratio of the magnet pocket height is 46 to the common poling 48 between 0.0307 mm / ° el. and 0.0409 mm / ° el ..

Weiter weist die elektrische Maschine 10 eine gemeinsame Polbedeckung 52 des ersten Magnetelements 36 und des zweiten Magnetelements 40 zwischen 104 °el. und 126 °el., vorzugsweise zwischen 104,1°el. und 125,5 °el., auf. Die Polbedeckung 52 kann als Winkel zwischen einem ersten Schenkel 53 (bzw. einer ersten Tangente 53), welcher an einer dem Stator 16 am nächstgelegenen Kante 54 des ersten Magnetelements 36 anliegen kann, und einem zweiten Schenkel 55 (bzw. einer zweiten Tangente 55), welcher an einer dem Stator 16 am nächstgelegenen Kante 56 des zweiten Magnetelements 40 anliegen kann, bemessen sein. Next, the electric machine 10 a common pole cover 52 of the first magnetic element 36 and the second magnetic element 40 between 104 ° el. and 126 ° el., preferably between 104.1 ° el. and 125.5 ° el., on. The poling cover 52 can be considered as an angle between a first leg 53 (or a first tangent 53 ), which at one of the stator 16 on the nearest edge 54 of the first magnetic element 36 can lie, and a second leg 55 (or a second tangent 55 ), which at one of the stator 16 on the nearest edge 56 of the second magnetic element 40 can be measured.

Das erste Magnetelement 36 und das zweite Magnetelement 40 sind V-förmig zueinander angeordnet, wobei ein V-Winkel 58 des ersten Magnetelements 36 und des zweiten Magnetelements 40 jeweils zwischen 5 °mech. (Grad meachanisch) und 28,3 °mech., vorzugsweise zwischen 5 °mech. und 15 °mech., beträgt. Der V-Winkel 58 kann dabei zwischen einer waagerechten Tangente 59 an der dem Stator 16 am nächstgelegenen Kante 54, 56 eines der Magnetelemente 36, 40 und einer in Richtung des Stators 16 gerichteten Hauptfläche 60 des jeweiligen Magnetelements 36, 40 bemessen sein. The first magnetic element 36 and the second magnetic element 40 are V-shaped to each other, with a V-angle 58 of the first magnetic element 36 and the second magnetic element 40 each between 5 ° mech. (Degree meanhan) and 28.3 ° mech., Preferably between 5 ° mech. and 15 ° mech., Is. The V-angle 58 can between a horizontal tangent 59 at the stator 16 on the nearest edge 54 . 56 one of the magnetic elements 36 . 40 and one in the direction of the stator 16 directed main surface 60 of the respective magnetic element 36 . 40 be measured.

Weiter beträgt ein Verhältnis eines Statorinnendurchmessers des Stators 16 zu einem Statoraußendurchmesser des Stators 16 zwischen 0,6 und 0,9, vorzugsweise zwischen 0,64 und 0,88. Der Statoraußendurchmesser des Stators 16 beträgt zwischen 110 mm und 500 mm. Further, a ratio of a stator inner diameter of the stator is 16 to a stator outer diameter of the stator 16 between 0.6 and 0, 9, preferably between 0.64 and 0.88. The stator outside diameter of the stator 16 is between 110 mm and 500 mm.

Die elektrische Maschine 10 weist ferner eine Lochzahl größer oder gleich 0,5 auf. Insbesondere kann die elektrische Maschine 10 eine Lochzahl gleich zwei aufweisen. Eine Polpaarzahl der elektrischen Maschine 10 kann insbesondere acht betragen. The electric machine 10 also has a number of holes greater than or equal to 0.5. In particular, the electric machine 10 have a number of holes equal to two. A pole pair number of the electric machine 10 may be eight in particular.

Der Stator 16 und der Rotor 28 der elektrischen Maschine 10 sind in radialer Richtung über einen Luftspalt 62 voneinander beabstandet, wobei ein Verhältnis einer in der radialen Richtung bemessenen Luftspaltdicke 64 des Luftspalts 62 zu dem Statorinnendurchmesser des Stators 16 zwischen 0,003 und 0,04 beträgt. The stator 16 and the rotor 28 the electric machine 10 are in the radial direction over an air gap 62 spaced apart, wherein a ratio of an air gap thickness dimensioned in the radial direction 64 of the air gap 62 to the stator inner diameter of the stator 16 between 0.003 and 0.04.

Zwischen der ersten Außenkante 35 der ersten Magnettasche 34 und einem ersten Rand 65 bzw. einer ersten Berandung 65 des Pols 14 sowie zwischen der zweiten Außenkante 39 der zweiten Magnettasche 38 und einem zweiten Rand 67 bzw. einer zweiten Berandung 67 des Pols 14 weist die elektrische Maschine 10 jeweils eine Pollücke 68 auf. Allgemein kann die Pollücke 68 einen Abstand einer der Außenkanten 35, 39 einer der Magnettaschen 34, 38 zu einem der Ränder 65, 67 des Pols 15 der elektrischen Maschine 10 bezeichnen. Jede der Pollücken 68 weist eine innere Pollückenbreite 70 und eine äußere Pollückenbreite 72 auf. Die innere Pollückenbreite 70 kann dabei einen Abstand einer radial innenliegenden Außenkante 71 einer der Magnettaschen 34, 38 zum jeweils direkt benachbart angeordneten Rand 65, 67 des Pols 14 bezeichnen, und die äußere Pollückenbreite 72 kann einen Abstand einer radial außenliegenden Außenkante 73 einer der Magnettaschen 34, 38 zum jeweils direkt benachbarten Rand 65, 67 des Pols 14 bezeichnen. Die radial außenliegende Außenkante 73 liegt dabei in radialer Richtung näher am Stator 16 als die radial innenliegende Außenkante 71. Ein Verhältnis der inneren Pollückenbreite 70 zur äußeren Pollückenbreite 72 beträgt zwischen 0,3 und 1,8, vorzugsweise zwischen 0,3 und 1,79. Weiter betragen die die innere Pollückenbreite 70 und die äußere Pollückenbreite jeweils zwischen 0,8 mm und 5,0 mm. Between the first outer edge 35 the first magnetic bag 34 and a first edge 65 or a first boundary 65 of the pole 14 and between the second outer edge 39 the second magnetic bag 38 and a second edge 67 or a second boundary 67 of the pole 14 has the electric machine 10 one pole gap each 68 on. Generally, the pole gap 68 a distance one of the outer edges 35 . 39 one of the magnet pockets 34 . 38 to one of the edges 65 . 67 of the pole 15 the electric machine 10 describe. Each of the pole gaps 68 has an inner pole gap width 70 and an outer pole gap width 72 on. The inner pole gap width 70 can be a distance of a radially inner outer edge 71 one of the magnet pockets 34 . 38 to each directly adjacent edge arranged 65 . 67 of the pole 14 denote, and the outer pole gap width 72 can be a distance of a radially outer outer edge 73 one of the magnet pockets 34 . 38 to each directly adjacent edge 65 . 67 of the pole 14 describe. The radially outer edge 73 lies in the radial direction closer to the stator 16 as the radially inner outer edge 71 , A ratio of the inner pole gap width 70 to the outer pole gap width 72 is between 0.3 and 1.8, preferably between 0.3 and 1.79. Next are the inner pole gap width 70 and the outer pole gap width each between 0.8 mm and 5.0 mm.

Zwischen der Magnetpaartasche 33 und einem Rotoraußendurchmesser des Rotors 28 weist der Rotor 28 einen Umfangssteg 74 bzw. Steg 74 auf, welcher die Magnetpaartasche 33 an einem Außenumfang des Rotors 28 umläuft. Eine kleinste in radialer Richtung bemessene Dicke 92 des Umfangssteges 74 zwischen der Magnetpaartasche 33 und dem Rotoraußendurchmesser des Rotors 28 beträgt zwischen 0,6 mm und 3,0 mm. Die Dicke 92 kann etwa einen kleinsten Abstand der Randbereiche 27, 29 der Magnetpaartasche zum Rotoraußendurchmesser bezeichnen. Between the magnetic pair bag 33 and a rotor outer diameter of the rotor 28 points the rotor 28 a perimeter ridge 74 or bridge 74 on which the magnet pair bag 33 on an outer periphery of the rotor 28 circulates. A smallest thickness measured in the radial direction 92 of the perimeter ridge 74 between the magnetic pair bag 33 and the rotor outer diameter of the rotor 28 is between 0.6 mm and 3.0 mm. The fat 92 can be about a smallest distance of the border areas 27 . 29 of the magnetic pair bag to the rotor outer diameter.

Zwischen dem ersten Rand 65 jeden Pols 14 und der ersten Magnettasche 34 sowie zwischen dem zweiten Rand 67 jeden Pols 14 und der zweiten Magnettasche 38 ist jeweils ein sich in radialer Richtung erstreckender Radialsteg 100, 102 des Rotors 28 ausgebildet. Die Radialstege 100, 102 können sich dabei von dem Rotorinnendurchmesser bis zum Umfangssteg 74 in radialer Richtung erstrecken und den Rotor 28 speichenartig durchziehen. Die innere Pollückenbreite 71 und die äußere Pollückenbreite 72 könne dabei eine Dicke und/oder Breite des jeweiligen Radialsteges 100, 102 bezeichnen. Between the first edge 65 every pole 14 and the first magnetic bag 34 as well as between the second edge 67 every pole 14 and the second magnetic bag 38 is in each case a radial web extending in the radial direction 100 . 102 of the rotor 28 educated. The radial webs 100 . 102 can vary from the inner diameter of the rotor to the circumferential ridge 74 extend in the radial direction and the rotor 28 pull through like spokes. The inner pole gap width 71 and the outer pole gap width 72 could thereby a thickness and / or width of the respective radial web 100 . 102 describe.

Ein Verhältnis des Rotoraußendurchmessers zu einer maximalen mechanischen Drehzahl der elektrischen Maschine beträgt ferner zwischen 0,01 und 0,04 mm/min^–1, und ein Verhältnis des Rotorinnendurchmessers zum Statoraußendurchmesser beträgt zwischen 0,4 und 0,8. A ratio of the rotor outer diameter to a maximum mechanical speed of the electric machine is further between 0.01 and 0.04 mm / min ^ -1, and a ratio of the rotor inner diameter to the stator outer diameter is between 0.4 and 0.8.

Weiter beträgt ein Verhältnis einer in radialer Richtung bemessenen Dicke 25 des Jochs 24 zu einer in radialer Richtung bemessenen Zahnhöhe 19 der Zähne 18 des Stators 16 zwischen 0,5 und 1,5, beispielsweise zwischen 0,51 und 1,02. Die Zahnhöhe 19 kann dabei eine in radialer Richtung bemessene Länge der Zähne 18 bezeichnen. Further, a ratio of a thickness dimensioned in the radial direction is 25 of the yoke 24 to a tooth height dimensioned in the radial direction 19 the teeth 18 of the stator 16 between 0.5 and 1.5, for example between 0.51 and 1.02. The tooth height 19 can be a dimensioned in the radial direction length of the teeth 18 describe.

Weiter beträgt ein Verhältnis einer mittleren Zahnbreite der Zähne 18 zu der in radialer Richtung bemessenen Zahnhöhe 19 der Zähne 18 des Stators 16 zwischen 0,1 und 0,35, vorzugsweise zwischen 0,15 und 0,31. Die Zahnbreite kann allgemein einen Abstand zweier direkt benachbarter Nuten 20 bezeichnen. Die mittlere Zahnbreite kann als die Hälfte der Summe, d.h. als arithmetisches Mittel, einer radial außenliegenden (maximalen) Breite 76 eines Zahns 18 und einer radial innenliegenden (minimalen) Breite 78 des Zahns 18 sein, wobei die jeweiligen Breiten 76, 78 orthogonal zur radialen Richtung bemessen sein können. Next is a ratio of an average tooth width of the teeth 18 to the tooth height dimensioned in the radial direction 19 the teeth 18 of the stator 16 between 0.1 and 0.35, preferably between 0.15 and 0.31. The tooth width can generally be a distance between two directly adjacent grooves 20 describe. The mean tooth width can be as half of the sum, ie as an arithmetic mean, of a radially outer (maximum) width 76 a tooth 18 and a radially inner (minimum) width 78 of the tooth 18 be, with the respective widths 76 . 78 orthogonal to the radial direction.

Weiter beträgt ein Verhältnis einer äußeren Nutbreite 80 zu einer inneren Nutbreite 82 der Nuten 20 des Stators 16 zwischen 0,9 und 1,1. Die äußere Nutbreite 80 kann eine Breite einer Nut 20 an einer radial außenliegenden Kante 81 der Nut 20 und die innere Nutbreite 82 kann eine Breite der Nut 20 an einer radial innenliegenden Kante 83 der Nut 20 bezeichnen. Die radial innenliegende Kante 83 kann dabei der radial außenliegenden Kante 81 in radialer Richtung gegenüberliegen. Die Nutbreiten 80, 82 können jeweils orthogonal zur radialen Richtung bemessen sein. Next is a ratio of an outer groove width 80 to an inner groove width 82 the grooves 20 of the stator 16 between 0.9 and 1.1. The outer groove width 80 can be one width of a groove 20 on a radially outer edge 81 the groove 20 and the inner groove width 82 can be a width of the groove 20 at a radially inner edge 83 the groove 20 describe. The radially inner edge 83 can be the radially outer edge 81 in the radial direction opposite. The groove widths 80 . 82 can each be dimensioned orthogonal to the radial direction.

Ferner beträgt ein Abstand 88 eines des ersten und zweiten Magnetelements 36, 40 zu der Polmitte 90 zwischen 0 mm und 7 mm. Der Abstand 88 kann dabei einen kleinsten Abstand eines der Magnetelemente 36, 40 zur Polmitte 90 bezeichnen und etwa von einer der Polmitte 90 nächstgelegenen Kante 91, der sog. inneren Magnetkante 91, des jeweiligen Magnetelements 36, 40 zur Polmitte 90 bemessen sein, wobei die Polmitte 90 etwa eine Symmetrieachse des Pols 14 bzw. des Rotorsegments bezeichnen kann. Furthermore, there is a distance 88 one of the first and second magnetic elements 36 . 40 to the pole center 90 between 0 mm and 7 mm. The distance 88 can be a smallest distance of one of the magnetic elements 36 . 40 to the pole center 90 and about one of the Polmitte 90 nearest edge 91 , the so-called inner magnetic edge 91 , the respective magnetic element 36 . 40 to the pole center 90 be measured, with the Polmitte 90 about an axis of symmetry of the pole 14 or the rotor segment can denote.

2A und 2B zeigen jeweils eine Detailansicht eines Querschnitts durch einen Rotor 28 einer elektrischen Maschine 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In 2A ist eine Detailansicht eines Querschnitts durch die Magnetpaartasche 33 dargestellt, und 2B zeigt eine Detailansicht des Randbereichs 29 der Magnetpaartasche 33. Sofern nicht anders beschrieben kann der in den 2A und 2B gezeigte Rotor 28 dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie der in 1 beschriebene. 2A and 2 B each show a detailed view of a cross section through a rotor 28 an electric machine 10 according to an embodiment of the invention. In 2A is a detail view of a cross section through the magnetic pair bag 33 represented, and 2 B shows a detail view of the border area 29 the magnetic pair bag 33 , Unless otherwise described in the 2A and 2 B shown rotor 28 have the same elements and features as in 1 described.

Wie in 2A und 2B deutlich erkennbar weisen der erste Randbereich 27 und der zweite Randbereich 29 der Magnetpaartasche 33 in einem Querschnitt durch die Magnetpaartasche 33 jeweils eine kreisförmig gekrümmte Kante 84 und eine elliptisch gekrümmte Kante 86 auf. Die kreisförmig gekrümmt Kante 84 des ersten und zweiten Randbereichs 27, 29 der Magnetpaartasche 33 ist dabei jeweils näher an dem Stator 16 angeordnet als die jeweilige elliptisch gekrümmte Kante 86 des ersten und zweiten Randbereichs 27, 29. Die kreisförmig gekrümmten Kanten 84 des ersten und zweiten Randbereichs 27, 29 bzw. die kreisförmig gekrümmten Kanten 84 der Magnetpaartasche 33 sind jeweils an einer Stelle des Rotors 28 und/oder jeweils an einer Stelle der Magnetpaartasche 33 ausgebildet, an welcher der Umfangssteg 74 die in radialer Richtung bemessene geringste Dicke 92 aufweist. Mit anderen Worten sind die kreisförmig gekrümmten Kanten 84 jeweils an der Stelle der Magnetpaartasche 33 angeordnet, welche einen geringsten radialen Abstand zum Rotoraußendurchmesser und/oder zum Stator 16 aufweist. Die kreisförmig gekrümmten Kanten 84 sind somit jeweils an einem dem Stator 16 nächstgelegenen Außenbereich 85 bzw. einer Außenkante 85 der Magnetpaartasche 33 ausgebildet. Die elliptisch gekrümmten Kanten 86 des ersten und zweiten Randbereichs 27, 29 bzw. die elliptisch gekrümmten Kanten 86 der Magnetpaartasche 33 sind jeweils an einer Stelle des Rotors 28 und/oder jeweils an einer Stelle der Magnetpaartasche 33 ausgebildet, an welcher die Radialstege 100, 102 jeweils mit dem Umfangssteg 74 aufeinandertreffen. Die elliptisch gekrümmten Kanten 86 sind jeweils an den Außenkanten 73 bzw. den Außenbereichen 73 der Magnetpaartasche 33 ausgebildet. Die elliptisch gekrümmten Kanten 86 können dabei diejenigen Kanten 86 der Magnetpaartasche 33 bezeichnen, welche in Umfangsrichtung den Rändern 65, 67 eines jeden Pols 14 am nächstgelegen sind bzw. welche in Umfangsrichtung am weitesten voneinander beabstandet sind. Ferner können die kreisförmig gekrümmten Kanten 84 und die elliptisch gekrümmten Kanten 86 diejenigen Kanten 84, 86 der Magnetpaartasche 33 bezeichnen, welche dem Stator 16 in radialer Richtung am nächstgelegen sind. As in 2A and 2 B clearly visible, the first edge area 27 and the second edge area 29 the magnetic pair bag 33 in a cross section through the magnetic pair bag 33 each a circular curved edge 84 and an elliptically curved edge 86 on. The circular curved edge 84 of the first and second border areas 27 . 29 the magnetic pair bag 33 is in each case closer to the stator 16 arranged as the respective elliptically curved edge 86 of the first and second border areas 27 . 29 , The circular curved edges 84 of the first and second border areas 27 . 29 or the circular curved edges 84 the magnetic pair bag 33 are each at a point of the rotor 28 and / or in each case at one point of the magnetic pair bag 33 formed, on which the peripheral ridge 74 the smallest dimensioned in the radial direction 92 having. In other words, the circularly curved edges 84 each at the location of the magnetic pair bag 33 arranged, which has a smallest radial distance to the rotor outer diameter and / or to the stator 16 having. The circular curved edges 84 are thus each at one of the stator 16 nearest outdoor area 85 or an outer edge 85 the magnetic pair bag 33 educated. The elliptically curved edges 86 of the first and second border areas 27 . 29 or the elliptically curved edges 86 the magnetic pair bag 33 are each at a point of the rotor 28 and / or in each case at one point of the magnetic pair bag 33 formed, on which the radial webs 100 . 102 each with the peripheral ridge 74 meet. The elliptically curved edges 86 are each at the outer edges 73 or the outdoor areas 73 the magnetic pair bag 33 educated. The elliptically curved edges 86 can do those edges 86 the magnetic pair bag 33 denote which in the circumferential direction the edges 65 . 67 of every pole 14 nearest or circumferentially farthest from each other. Furthermore, the circular curved edges 84 and the elliptically curved edges 86 those edges 84 . 86 the magnetic pair bag 33 denote which the stator 16 are closest to each other in the radial direction.

Ein Verhältnis eines Radius der kreisförmig gekrümmten Kante 84 zu einem Rotoraußenradius des Rotors beträgt zwischen 0,011 und 0,013, und ein Verhältnis einer großen Halbachse bzw. eines Majorradius der elliptisch gekrümmten Kante 86 zum Rotoraußenradius beträgt zwischen 0,016 und 0,018. A ratio of a radius of the circular curved edge 84 to a rotor outer radius of the rotor is between 0.011 and 0.013, and a ratio of a major half-axis and a major radius of the elliptically curved edge 86 to the rotor outer radius is between 0.016 and 0.018.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012219055 A1 [0006]

Claims

Permanently energized electric machine ( 10 ), comprising: a stator ( 16 ), which along a circumference of the stator ( 16 ) juxtaposed and each by a tooth ( 18 ) of the stator spaced apart grooves ( 20 ), in which grooves ( 20 ) each have a stator winding ( 22 ) is arranged; and one around a rotation axis ( 26 ) relative to the stator ( 16 ) rotatably mounted and concentric with the stator ( 16 ) arranged rotor ( 28 ), wherein the rotor ( 28 ) per pole ( 14 ) of the electric machine ( 10 ) each have a first magnetic pocket ( 34 ) with at least one first magnetic element ( 36 ) and a second magnetic pocket ( 38 ) with at least one second magnetic element ( 40 ), wherein between a first edge ( 65 ) every pole ( 14 ) and the first magnetic bag ( 34 ) and between a first margin ( 65 ) in the circumferential direction opposite second edge ( 67 ) every pole ( 14 ) and the second magnetic pocket ( 38 ) in each case a radial web extending in the radial direction ( 90 . 92 ) of the rotor ( 28 ) is formed, wherein the rotor ( 28 ) extending in the circumferential direction and the first magnetic pocket ( 34 ) as well as the second magnetic pocket ( 38 ) on an outer circumference of the rotor ( 28 ) circumferential perimeter ridge ( 74 ), characterized in that the first magnetic pocket ( 34 ) and the second magnetic pocket ( 38 ) of each pole ( 14 ) of the electric machine ( 10 ) are interconnected in the circumferential direction of the electric machine and a common magnetic pair bag ( 33 ) forming a first edge region ( 27 ) and a first edge area ( 27 ) in the circumferential direction opposite second edge region ( 29 ), wherein the first edge region ( 27 ) and the second border area ( 29 ) in a cross section through the electric machine ( 10 ) each have a circular curved edge ( 84 ) and an elliptically curved edge ( 86 ) exhibit; the circularly curved edges ( 84 ) of the magnetic pair bag ( 33 ) are each formed at a location at which the peripheral ridge ( 74 ) a smallest thickness measured in the radial direction ( 92 ) having; and wherein the elliptically curved edges ( 86 ) of the magnetic pair bag ( 33 ) are each formed at a position at which the radial webs ( 90 . 92 ) each with the peripheral ridge ( 74 ) meet.

Electric machine ( 10 ) according to claim 1, wherein a ratio of a radius of the circularly curved edge ( 84 ) to a rotor outer radius of the rotor is between 0.011 and 0.013; and / or wherein a ratio of a large semiaxis of the elliptically curved edge (FIG. 86 ) to the rotor outer radius is between 0.016 and 0.018.

Electric machine according to one of the preceding claims, wherein the smallest dimensioned in the radial direction thickness ( 92 ) of the peripheral ridge ( 74 ) between the magnetic pair bag ( 33 ) and a rotor outer diameter of the rotor ( 33 ) is between 0.6 mm and 3.0 mm; and / or wherein a ratio of a rotor outer diameter of the rotor ( 28 ) to a maximum mechanical speed of the electric machine ( 10 ) is between 0.01 mm / min.sup.-1 and 0.04 mm / min.sup.-1.

Electric machine ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein an inner pole gap width ( 70 ) of the electric machine ( 10 ) and an outer pole gap width ( 72 ) is between 0.8 mm and 5.0 mm in each case; and / or wherein a ratio of the inner pole gap width ( 70 ) of the electric machine ( 10 ) to the outer pole gap width ( 72 ) is between 0.3 and 1.8.

Electric machine ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein a ratio of a rotor inner diameter of the rotor ( 28 ) to a stator outer diameter of the stator ( 16 ) is between 0.4 and 0.8; and / or wherein the Statoraußendurchmesser is between 110 mm and 500 mm; and / or wherein a ratio of a stator inner diameter to a Statoraußendurchmesser is between 0.6 and 0.9.

Electric machine ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the stator ( 16 ) and the rotor ( 28 ) in the radial direction of the electric machine ( 10 ) via an air gap ( 62 ) are spaced apart from one another, and wherein a ratio of an air gap thickness (21) dimensioned in the radial direction ( 64 ) of the air gap ( 62 ) to a stator inner diameter of the stator is between 0.003 and 0.04; and / or wherein a number of holes of the electric machine ( 10 ) is greater than or equal to 0.5.

Electric machine ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein a ratio of a magnetic pocket height ( 46 ) of the magnetic pair bag ( 33 ) to a pole cover ( 48 ) of the magnetic pair bag ( 33 ) between 0.03 mm / ° el. and 0.041 mm / ° el. is; and / or wherein a pole cover ( 52 ) of the first magnetic element ( 36 ) and the second magnetic element ( 40 ) between 104 ° el. and 126 ° el. is.

Electric machine ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein a pole cover ( 48 ) of the magnetic pair bag ( 33 ) between 145 ° el. and 175 ° el. is.

Electric machine ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the first magnetic element ( 36 ) and the second magnetic element ( 40 ) Are arranged V-shaped to each other; and where a V-angle ( 58 ) of the first magnetic element ( 36 ) and the second magnetic element ( 40 ) each between 5 ° mech. and 28.3 ° mech. is; and / or wherein a pool pair number of the electrical machine ( 10 ) is eight.

Electric machine ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein a distance of one of the first and second magnetic element to a Polmitte ( 90 ) of the pole ( 14 ) is between 0 mm and 7 mm; and / or wherein the stator ( 16 ) radially outboard a yoke ( 24 ), which the grooves ( 20 ) and the teeth ( 18 ) of the stator ( 16 ) in the circumferential direction, wherein a ratio of a dimensioned in the radial direction thickness ( 25 ) of the yoke ( 24 ) to a tooth height dimensioned in the radial direction ( 19 ) the teeth ( 18 ) of the stator ( 16 ) is between 0.5 and 1.5.

Electric machine ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein a ratio of an average tooth width of the teeth ( 18 ) to a tooth height dimensioned in the radial direction ( 19 ) the teeth ( 18 ) of the stator ( 16 ) is between 0.1 and 0.35; and / or wherein a ratio of an outer groove width ( 80 ) to an inner groove width ( 82 ) of the grooves ( 20 ) of the stator ( 16 ) is between 0.9 and 1.1.