DE102016209711A1

DE102016209711A1 - Rotorkern

Info

Publication number: DE102016209711A1
Application number: DE102016209711.3A
Authority: DE
Inventors: Steffen Rothe; Matthias Tasche
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2018-01-04
Also published as: CN107465285B; CN107465285A

Abstract

Beschrieben wird ein magnetisch leitfähiger Rotorkern (100) eines Rotors einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine mit je Magnetpol drei Dauermagneten, von denen zwei in einer sich zu einer Rotoraußenfläche (104) hin öffnenden, "V"-förmigen Gestaltung (101, 102) und der dritte (103) tangential entlang einer Umfangsrichtung (105) des Rotorkerns (100) angeordnet sind. Je Magnetpol ist im Rotorkern eine Gruppe von Ausnehmungen vorgesehen. Jede Gruppe umfasst eine große Ausnehmung (111; 122; 131; 142) und wenigstens drei kleine Ausnehmungen (115, 116, 117, 118, 119, 120, 121; 127, 128, 129, 130; 136, 137, 138, 139, 140, 141; 144), die wabenförmig an Berandungen (112, 113; 123, 124, 125; 132, 133, 134; 143) der großen Ausnehmung angrenzen. Eine radiale Querschnittsfläche der großen Ausnehmung beträgt wenigstens das Doppelte radialer Querschnittsflächen jeder der kleinen Ausnehmungen. Dies ermöglicht eine Masseeinsparung bei zugleich hoher mechanischer Festigkeit.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotorkern. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Rotor mit einem derartigen Rotorkern, eine elektrische Maschine mit einem derartigen Rotor und ein Fahrzeug mit einer derartigen Maschine.
Stand der Technik
Aus der WO 2005/117235 A1 ist ein Rotor für eine elektrische Maschine bekannt. Der Rotor umfasst magnetisch leitfähige Rotorbleche auf einer Rotorwelle. In die Rotorbleche sind Dauermagnete eingelassen, die in Rotationsrichtung und radialer Richtung des Rotors zu beiden Seiten je eines Magnetpols ausgerichtet sind. In jedem Magnetpol sind die Dauermagnete in einer "V"-förmigen Gestaltung, die sich zu einer Rotoraußenfläche, d.h. radial nach außen, hin öffnet, in axialer Richtung des Rotors angeordnet. Zusätzlich zu einer zentralen Öffnung für die Rotorwelle weisen die Rotorbleche eine Anzahl weiterer Öffnungen auf, durch die die Rotorstruktur leichter werden soll. Diese weiteren Öffnungen sind entlang einer Umfangsrichtung des Rotors radial zwischen den Dauermagneten und der Rotorwelle so angeordnet, dass zwischen je zwei der weiteren Öffnungen je ein in radialer Richtung sich erstreckender Steg im Rotorblech verbleibt, der radial auswärts an der radial einwärts gerichteten Spitze je zweier in der "V"-förmigen Gestaltung angeordneter Dauermagnete je eines der Magnetpole endet.
Die DE 10 2013 219 020 A1 zeigt eine elektrische Drehmaschine mit einem Rotor mit innenliegenden Dauermagneten, wobei es Aufgabe ist, eine billige elektrische Drehmaschine mit hoher Energiedichte bereitzustellen, die in einem Antriebsmodus einen hochleistungsfähigen Betrieb vornimmt, während die Verwendungsmenge der Dauermagnete verringert ist.
Im Rotor sind mehrere Sätze von Dauermagneten eingebettet, wobei jeder Satz pro Pol ein Paar von Dauermagneten aufweist, die in einer "V"-förmigen Gestaltung angeordnet sind, die sich zu einem Außenumfang des Rotors hin öffnet. Für die Dauermagnete jedes Paars ist der Rotor mit einem Satz von Öffnungen ausgeführt, die in einer "V"-förmigen Gestaltung angeordnet sind, welche sich zu dem Außenumfang hin öffnet, um die Dauermagnete, die jeweils über ihre Länge hinweg das gleiche rechteckige Querschnittprofil aufweisen und sich in der Achsenrichtung entlang der Rotorachse erstrecken, fest aufzunehmen, indem gestattet wird, dass ihre Ecken in den Satz von Öffnungen eingesetzt werden.
Die Öffnungen jedes Satzes umfassen Magnetöffnungen, die so gestaltet sind, dass sie die Dauermagnete des entsprechenden Paars aufnehmen und einschließen, und Öffnungen, die über jedem der Dauermagnete angeordnet sind und voneinander in der Richtung seiner Breite getrennt sind und als Flussbarrieren dienen, um zu verhindern, dass sich der Magnetfluss um den Dauermagneten dreht. Jeder Satz von Öffnungen in "V"-förmiger Gestaltung weist eine Mittelbrücke auf, die sich zwischen den Öffnungen zwischen den Dauermagneten jedes Paars in einer radialen Richtung von der Rotorachse erstreckt, um die Innen- und die Außenkante, welche die Öffnung definieren, zu verbinden, um die Dauermagnete gegen die Zentrifugalkraft bei Drehung des Rotors in Position zu halten.
Bestrebungen gehen dahin, den Außendurchmesser der Rotorwelle gering zu halten bzw. weiter zu verringern. Dies bedeutet allerdings, dass die zentrale Öffnung für die Rotorwelle in den Rotorblechen im selben Maß zu verringern und damit das Volumen der Rotorbleche zu vergrößern ist. Sind die Rotorbleche und damit ein mit diesen Rotorblechen gebildeter Rotorkern aus einem Werkstoff mit größerer Dichte gefertigt als die Rotorwelle, resultiert aus der Verringerung des Außendurchmessers der Rotorwelle eine Zunahme der Masse und des Trägheitsmoments des Rotors, die unerwünscht ist.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine derartige, unerwünschte Zunahme der Masse und des Trägheitsmoments des Rotors zu verhindern, insbesondere, den Rotorkern derart auszubilden, dass Masse und des Trägheitsmoments des Rotors nach Möglichkeit weiter verringert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rotorkern mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Demgemäß wird durch die Erfindung ein magnetisch leitfähiger Rotorkern eines Rotors einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine dargestellt, mit

• je Magnetpol des Rotors drei Dauermagneten, von denen zwei in einer "V"-förmigen Gestaltung, die sich zu einer Rotoraußenfläche, d.h. radial nach außen, hin öffnet, und der dritte tangential entlang einer Umfangsrichtung des Rotorkerns wenigstens nahezu mittig zu der "V"-förmigen Gestaltung angeordnet sind, wobei der dritte Dauermagnet tangential entlang des Umfangs des Rotorkerns in der Öffnung der „V“-förmigen Gestaltung angeordnet ist, so dass alle drei Dauermagnete zu einem Magnetpol in einer dreieckigen Anordnung arrangiert sind;
• je Magnetpol einer wenigstens nahezu symmetrisch zu der "V"-förmigen Gestaltung, d.h. wenigstens nahezu symmetrisch zu einer in radialer Richtung strahlenförmig von einer Rotationsachse des Rotors aus sich erstreckenden Mittelachse der "V"-förmigen Gestaltung, d.h. Symmetrieachse des „V“-förmig angeordneten Paares von Dauermagneten, angeordneten Gruppe von Ausnehmungen im Rotorkern, wobei jede Gruppe umfasst: – eine große Ausnehmung, die sich – radial in einem Bereich des Rotorkerns zwischen einer zentralen Rotorwellenöffnung, d.h. einer zentralen Öffnung des Rotorkerns für eine Rotorwelle, und wenigstens nahezu den radial einwärts gerichteten Enden der "V"-förmigen Gestaltung, d.h. der beiden in "V"-förmiger Gestaltung angeordneten Dauermagnete des Magnetpols, und – in Umfangsrichtung innerhalb eines von dieser "V"-förmigen Gestaltung überdeckten Winkelbereichs erstreckt, und – wenigstens drei kleine Ausnehmungen, die wabenförmig wenigstens in radialer Richtung wenigstens auswärts an Berandungen der großen Ausnehmung angrenzen, wobei dieses Angrenzen erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet ist, dass mit ihren Berandungen aneinander angrenzende Ausnehmungen durch – bevorzugt magnetisch leitfähige – Stege voneinander getrennt sind, d.h. wobei diese Stege die aneinander angrenzenden Berandungen aneinander angrenzender Ausnehmungen bilden; – wobei eine radiale Querschnittsfläche der großen Ausnehmung wenigstens das Doppelte radialer Querschnittsflächen jeder der kleinen Ausnehmungen beträgt.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung des Rotorkerns sind alle drei zu je einem der Magnetpole in der dreieckigen Anordnung arrangierten Dauermagnete in radialer Richtung gesehen auswärts wenigstens nahezu bis in unmittelbare Umfangsnähe gerückt, sind also im Rotor radial möglichst weit außen angeordnet, wobei zwischen einer Umfangsfläche des Rotorkerns und radial am weitesten auswärts weisenden Abschnitten der Dauermagnete so wenig Rotorkernwerkstoff verbleibt, wie zum Erhalt der mechanischen Festigkeit des Rotors gegenüber Drehmomenten und/oder Fliehkräften im bestimmungsgemäßen Betrieb erforderlich ist. Dadurch werden magnetische Streuflüsse verringert und ein hohes Drehmoment erhalten.
Es hat sich gezeigt, dass durch diese Magnetanordnung sich die zum Erzeugen des Drehmoments einer mit einem Rotor mit einem derartig ausgebildeten Rotorkern ausgestatteten elektrischen Maschine dienenden magnetischen Flüsse wesentlich in einem von den drei zu je einem der Magnetpole in der dreieckigen Anordnung arrangierten Dauermagnete umgebenen Raumbereich erstrecken. Weiterhin erstrecken sich strahlenförmig magnetische Flussbereiche in radialer Richtung entlang der Übergänge je zweier benachbarter, zwei benachbarten der Magnetpole zugeordneter und in Umfangsrichtung von der "V"-förmigen Gestaltung überdeckter Winkelbereiche, d.h. dort, wo je zwei der dreieckigen Anordnungen von Dauermagneten in Umfangsrichtung des Rotorkerns aneinandergrenzen, vom Umfang des Rotorkerns her zur Rotorwelle hin, und ferner gibt es einen magnetischen Flussbereich, der sich entlang der zentralen Rotorwellenöffnung, d.h. der zentralen Öffnung des Rotorkerns für die Rotorwelle, wenigstens weitgehend in der Umfangsrichtung des Rotorkerns erstreckt. In einem Raumbereich des Rotorkerns zwischen den drei zu je einem der Magnetpole in der dreieckigen Anordnung arrangierten Dauermagneten, den strahlenförmigen magnetischen Flussbereichen und dem magnetischen Flussbereich entlang der zentralen Rotorwellenöffnung treten im Betrieb dagegen nur geringe magnetische Flüsse auf.
Dieser Erkenntnis folgend sind nun in diesem von den genannten Flussbereichen umgebenen Raumbereich des Rotorkerns magnetisch nichtleitende Ausnehmungen angeordnet, insbesondere als Luftkavitäten ausgebildet. Erfindungsgemäß ist dabei in jedem dieser Raumbereiche, d.h. zu jedem der Magnetpole, eine Gruppe von Ausnehmungen vorgesehen, und sind weiterhin diese Ausnehmungen je einer Gruppe wenigstens nahezu symmetrisch zu der strahlenförmig von der Rotationsachse des Rotors aus sich erstreckenden Mittelachse der "V"-förmigen Gestaltung, d.h. zu der Symmetrieachse des „V“-förmig angeordneten Paares von Dauermagneten, angeordnet. Dabei gruppieren sich innerhalb jeder der Gruppen von Ausnehmungen drei oder mehr hier als kleine Ausnehmungen bezeichnete Ausnehmungen um eine hier als große Ausnehmung bezeichnete Ausnehmung, die insoweit eine zentrale Ausnehmung der Gruppe bildet. Die kleinen Ausnehmungen sind wabenförmig um die große Ausnehmung angeordnet, wobei die kleinen Ausnehmungen der großen Ausnehmung gegenüber radial außen und/oder innen benachbart angeordnet sind. Die Stege zwischen den Ausnehmungen bilden durch die wabenförmige Anordnung der Ausnehmungen eine mechanisch besonders stabile und zugleich leichte Wabenkonstruktion, die eine hohe mechanische Festigkeit des Rotorkerns bei geringer Rotormasse ermöglicht.
Die Abmessungen der großen und der kleinen Ausnehmungen sind gemäß der Erfindung dadurch definiert, dass jede der kleinen Ausnehmungen eine in einer radialen Ebene des Rotorkerns bestimmte Querschnittsfläche aufweist, die höchstens der Hälfte der in dieser radialen Ebene bestimmten Querschnittsfläche der großen Ausnehmung entspricht.
Dabei erstreckt sich ferner die große Ausnehmung von der "V"-förmigen Gestaltung, d.h. von dem „V“-förmig angeordneten Paar von Dauermagneten des Magnetpols, ausgehend zumindest im Wesentlichen, vorteilhaft vollständig, radial einwärts in Richtung auf die Rotorwellenöffnung. Wenigstens eine der kleinen Ausnehmungen kann sich in radialer Richtung zwischen den Dauermagneten der "V"-förmigen Gestaltung erstrecken bzw. dort angeordnet sein.
Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Rotorkern ist somit zwischen je zwei Magnetpolen, d.h. zwischen je zwei „V“-förmigen Gestaltungen, eine sich radial erstreckende Trag- und Flussleitstruktur aus Rotorkernwerkstoff vorgesehen. Zwischen je zwei dieser Trag- und Flussleitstrukturen ist je eine der Wabenkonstruktionen angeordnet. Je nach gewünschter Belastung des Rotorkerns kann insbesondere die Wabenkonstruktion unterschiedlich dimensioniert sein. Beispielweise können für eine Ausführung, die für hohe Drehzahlen ausgelegt ist, die Ausnehmungen kleiner gehalten und näher an der „V“-förmigen Gestaltung, d.h. radial weiter auswärts, positioniert sein als für eine Leichtbauausführung, die im Vergleich damit größere Ausnehmungen aufweist; insbesondere erstreckt sich bei einer Leichtbauausführung die große Ausnehmung radial sehr viel weiter zur Rotorwellenöffnung hin.
Die Erfindung ermöglicht die Ausbildung eines Rotorkerns mit geringer Masse und geringem Trägheitsmoment bei hoher Festigkeit. Damit können z.B. hochdrehende elektrische Maschinen mit hohem Drehmoment, hoher Leistung und hohem Beschleunigungsvermögen ausgebildet werden. Insbesondere bei einem Einsatz derartiger elektrischer Maschinen in Fahrzeugen, bevorzugt Straßenfahrzeugen, mit elektrischem Traktionsantrieb sind erhöhte Fahrleistungen bei geringerem Energieverbrauch und damit höherer Reichweite bei insbesondere batteriebetriebenen Fahrzeugen erzielbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rotorkerns grenzt die große Ausnehmung mit zwei radial auswärts gerichteten ihrer Berandungen an die radial einwärts gerichteten Enden der Dauermagnete der "V"-förmigen Gestaltung. Dies ermöglicht eine gute Ausnutzung des für die große Ausnehmung vorgesehenen Raumbereichs im Rotorkern bei guter mechanischer Festigkeit, wobei die Erstreckung der großen Ausnehmung zur Rotorwellenöffnung hin in Abhängigkeit von der benötigten Festigkeit, insbesondere gegen Fliehkräfte, gewählt ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotorkerns ist die große Ausnehmung mit wenigstens nahezu sechseckförmig angeordneten, wenigstens nahezu geradlinigen Berandungen ausgebildet, und grenzen an wenigstens vier dieser Berandungen kleine Ausnehmungen an. Diese sechseckige Wabenkonstruktion ermöglicht eine besonders hohe Festigkeit gegen Fliehkräfte und wird daher für Hochdrehzahlantriebe bevorzugt. Für solche Hochdrehzahlantriebe wird das Größenverhältnis der Querschnittsflächen der kleinen Ausnehmungen zu der Querschnittsfläche der großen Ausnehmung vorteilhaft verhältnismäßig groß gewählt, d.h. für wenigstens einige der kleinen Ausnehmungen vorzugsweise nahe einem Faktor 0,3 bis 0,5.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotorkerns grenzt dabei wenigstens eine der kleinen Ausnehmungen auch radial einwärts an die große Ausnehmung an.
Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotorkerns ist die große Ausnehmung mit wenigstens abschnittsweise ausgerundeten Berandungen ausgebildet, und grenzen an wenigstens eine dieser wenigstens abschnittsweise ausgerundeten Berandungen wenigstens die radial einwärts gerichteten Enden der Dauermagnete der "V"-förmigen Gestaltung an. Diese Ausführung wird bevorzugt zum Erzielen möglichst geringer Rotormassen in einer Leichtbauausführung gewählt, wobei eine besonders ausgeglichene Kräfteübertragung durch die Ausrundungen erhalten wird. Es sei ergänzt, dass auch bei einer Wabenkonstruktion mit geradlinigen Berandungen an deren Übergangsbereichen von einer Berandung zur anderen, also an Knotenpunkten der Stege, Ausrundungen – vorzugweise mit gegenüber der Länge der Berandungen geringer Abmessung – zur verbesserten Kräfteübertragung und Vermeidung zu großer Spannungen im Werkstoff vorgesehen sein können.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotorkerns ist am Übergang zweier benachbarter, zwei benachbarten der Magnetpole zugeordneter und in Umfangsrichtung von der "V"-förmigen Gestaltung überdeckter Winkelbereiche je eine kleine Ausnehmung angeordnet, bevorzugt mit einer gerundeten, besonders bevorzugt kreisrunden Berandung. Vorteilhaft ist eine solche kleine Ausnehmung, die im Raumbereich zwischen je zwei Magnetpolen, d.h. zwischen je zwei „V“-förmigen Gestaltungen, in der sich dort radial erstreckenden Trag- und Flussleitstruktur aus Rotorkernwerkstoff vorgesehen ist, mit der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotorkerns kombiniert, bei der die große Ausnehmung mit wenigstens abschnittsweise ausgerundeten Berandungen ausgebildet ist; insbesondere sind diese wenigstens abschnittsweise ausgerundeten Berandungen der großen Ausnehmung der genannten kleinen Ausnehmung benachbart angeordnet. Damit wird der Schwächung der radialen Trag- und Flussleitstruktur aus Rotorkernwerkstoff durch die kleine Ausnehmung insoweit begegnet, als die Kräfte in der Trag- und Flussleitstruktur durch die ausgerundeten Berandungen besonders gleichmäßig um die kleine Ausnehmung herumgeführt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotorkerns beträgt die radiale Querschnittsfläche der großen Ausnehmung wenigstens das Dreifache, bevorzugt wenigstens das Fünffache, besonders bevorzugt wenigstens das Siebenfache der radialen Querschnittsflächen jeder der kleinen Ausnehmungen. Diese Dimensionierung wird insbesondere bei der Leichtbauausführung gewählt, wenn eine Auslegung für höchste Drehzahlen und Fliehkräfte nicht erforderlich ist. Dadurch kann besonders viel Rotorwerkstoff eingespart werden.
Für eine weitere Massenreduktion des Rotorwerkstoffs können außer den vorbeschriebenen kleinen Ausnehmungen weitere kleine Ausnehmungen vorgesehen sein, die vorteilhaft nicht unmittelbar an die große Ausnehmung angrenzen, sondern an eine oder mehrere der vorbeschriebenen, unmittelbar an die große Ausnehmung angrenzenden kleinen Ausnehmungen. Durch eine derartige Erweiterung der Wabenkonstruktion wird bei zumindest im Wesentlichen gleicher Festigkeit eine weitere Einsparung von Rotorwerkstoff und damit Gewicht und Trägheitsmoment erzielt. Bevorzugt erstrecken sich diese weiteren kleinen Ausnehmungen von den vorbeschriebenen kleinen Ausnehmungen und der großen Ausnehmung aus betrachtet radial auswärts. Diese weiteren kleinen Ausnehmungen können sowohl bei einer Dimensionierung für Hochdrehzahl als bei der Leichtbauausführung vorgesehen sein.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen Rotor einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine, gekennzeichnet durch einen Rotorkern der vorbeschriebenen Ausbildung. Ein derartiger Rotor ist leicht, weist ein geringes Trägheitsmoment auf und ist vorteilhaft einsetzbar für Hochleistungsantriebe mit hohem Beschleunigungsvermögen.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine permanentmagneterregte elektrische Maschine, die gekennzeichnet ist durch einen Rotor der vorbezeichneten Art und/oder durch einen Rotorkern der vorbeschriebenen Bauform. Eine derartige Maschine ist bevorzugt einsetzbar für Traktionsantriebe von Fahrzeugen, insbesondere Straßenfahrzeugen mit elektrischen Antrieben, bevorzugt batteriegespeisten Antrieben. Die erfindungsgemäße Maschine erlaubt einen drehfreudigen Antrieb mit hohem Beschleunigungsvermögen, hohem Drehmoment und geringem Gewicht, so dass durch eine mögliche Verringerung der elektrischen Leistungsaufnahme bei unveränderter oder gesteigerter mechanischer Leistungsabgabe eine bessere Ausnutzung der in einer Traktionsbatterie gespeicherten Energie möglich wird. Bei einem die oben genannte Aufgabe ebenfalls lösenden Fahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, das mit einer derartigen permanentmagneterregten elektrischen Maschine und/oder einer Maschine mit einem Rotor der vorbeschriebenen Art und/oder mit einem Rotorkern der vorbeschriebenen Bauform ausgestattet ist, kann somit ein gesteigertes Beschleunigungsvermögen und eine größere Reichweite mit einer Batterieladung erzielt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In der Zeichnung, in der übereinstimmende Elemente in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind und zu der auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird, zeigen:
1 eine Darstellung eines Rotorkerns in einer grob schematischen, axialen Ansicht mit drei Dauermagneten je Magnetpol,
2 eine ausschnittsweise, grob schematische Darstellung des Rotorkerns nach 1 mit einer Gruppe von Ausnehmungen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
3 eine ausschnittsweise, grob schematische Darstellung des Rotorkerns nach 1 mit einer Gruppe von Ausnehmungen gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungsform der Erfindung nach 2,
4 eine ausschnittsweise, grob schematische Darstellung des Rotorkerns nach 1 mit einer Gruppe von Ausnehmungen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
5 eine ausschnittsweise, grob schematische Darstellung des Rotorkerns nach 1 mit einer Gruppe von Ausnehmungen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
6 eine ausschnittsweise, grob schematische Darstellung des Rotorkerns nach 1 mit einer Gruppe von Ausnehmungen gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im nachfolgenden näher beschrieben.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
In 1 ist mit dem Bezugszeichen 100 ein Rotorkern bezeichnet, wie er für die nachstehend erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung als Grundlage dient. Der Rotorkern 100 ist in einer axialen Ansicht wiedergegeben, also einer Ansicht in Richtung einer Rotationsachse 110 des Rotorkerns 100 und damit eines mit diesem aufgebauten Rotor einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine. Der Rotorkern 100 weist hier beispielsweise zehn Magnetpole auf. Zu jedem Magnetpol des Rotorkerns 100 bzw. des damit aufgebauten Rotors sind drei Dauermagnete 101, 102, 103 vorgesehen, von denen zwei 101, 102 in einer "V"-förmigen Gestaltung 101, 102, die sich zu einer Rotoraußenfläche 104, d.h. radial nach außen, hin öffnet, und der dritte 103 tangential entlang einer Umfangsrichtung 105 und damit entlang der Rotoraußenfläche 104 des Rotorkerns 100 wenigstens nahezu mittig zu einer radialen Mittelachse 106 der "V"-förmigen Gestaltung 101, 102 angeordnet sind. Alle Dauermagnete 101, 102, 103 sind – soweit es die mechanische Stabilität des Rotorkerns 100 ermöglicht – dicht an die Rotoraußenfläche 104 gerückt. In Umfangsrichtung 105 des Rotorkerns 100 überdeckt die "V"-förmige Gestaltung 101, 102, d.h. die Konfiguration aus den beiden Dauermagneten 101, 102, einen Winkelbereich 107, der gleich der Polteilung des Rotorkerns 100 ist. Die Übergänge je zweier benachbarter, zwei benachbarten der Magnetpole zugeordneter und in Umfangsrichtung 105 von der "V"-förmigen Gestaltung 101, 102 überdeckter Winkelbereiche 107, d.h. die Stellen, wo je zwei der dreieckigen Anordnungen von Dauermagneten 101, 102, 103 in der Umfangsrichtung 105 des Rotorkerns 100 aneinandergrenzen, sind in 1 durch Schnittlinien 108 bezeichnet. Auf die Darstellung konstruktiver Einzelheiten des Rotorkerns 100 ist in 1 verzichtet und lediglich die Anordnung der Dauermagnete 101, 102, 103 relativ zum äußeren Umfang des Rotorkerns 100, d.h. zur Rotoraußenfläche 104, und zur Rotorwellenöffnung 109 wiedergegeben.
In 2 ist ein entlang der Schnittlinien 108 nach 1 ausgeschnittener Teil des Rotorkerns 100, d.h. einer der Winkelbereiche 107 mit den drei Dauermagneten 101, 102, 103, vergrößert in grob schematischer Darstellung wiedergegeben. In diesem Winkelbereich 107 des Rotorkerns 100 ist eine Gruppe von Ausnehmungen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung angeordnet.
Die Gruppe umfasst eine große Ausnehmung 111, die sechseckig mit wenigstens überwiegend geradlinigen Berandungen ausgebildet und symmetrisch zur radialen Mittelachse 106 angeordnet ist; d.h. die in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen 112 sind geradlinig, die radial nach innen bzw. außen weisenden Berandungen 113 sind der Rotoraußenfläche 104 folgend geringfügig gekrümmt, insbesondere ist ihre Krümmung geringer, d.h. weist einen größeren Radius auf, als die der Rotoraußenfläche 104. Die große Ausnehmung 111 erstreckt sich radial in einem Bereich des Rotorkerns 100 zwischen der zentralen Rotorwellenöffnung 109 und wenigstens nahezu den radial einwärts gerichteten Enden der "V"-förmigen Gestaltung, d.h. der Dauermagnete 101, 102. Insbesondere grenzen die Dauermagnete 101, 102 mit ihren radial einwärts gerichteten Schmalseiten an die radial auswärts weisenden der in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen 112 über Stege 114 an, die unter Berücksichtigung einer erforderlichen mechanischen Festigkeit so dünn wie möglich dimensioniert sind, um hier einen magnetischen Kurzschluss zu vermeiden bzw. gering zu halten. In Umfangsrichtung 105 erstreckt sich die große Ausnehmung 111 innerhalb eines von der "V"-förmigen Gestaltung 101, 102 überdeckten Winkelbereichs, d.h. innerhalb des Winkelbereichs 107, insbesondere innerhalb eines demgegenüber engeren, durch die radial am weitesten einwärts weisenden Ecken der Dauermagnete 101, 102 begrenzten Winkelbereichs.
Die Gruppe von Ausnehmungen umfasst hier weiterhin insgesamt fünf kleine Ausnehmungen 115, 116, 117, 118, 119, die wabenförmig in radialer Richtung einwärts und auswärts sowie hier auch in Umfangsrichtung 105 an die Berandungen 112 bzw. 113 der großen Ausnehmung 111 angrenzen. Dabei ist jede der Ausnehmungen gegenüber einer angrenzenden der anderen ebenfalls durch hier nicht gesondert bezeichnete Stege getrennt. Alle diese Stege sind unter Berücksichtigung einer erforderlichen mechanischen Festigkeit so dünn wie möglich dimensioniert.
Dabei grenzt eine erste 115 dieser kleinen Ausnehmungen an die große Ausnehmung 111 entlang der radial nach innen weisenden Berandung 113 an, und eine zweite 116 dieser kleinen Ausnehmungen grenzt an die große Ausnehmung 111 entlang der radial nach außen weisenden der Berandungen 113 an. Während die zweite kleine Ausnehmung 116 wenigstens im Wesentlichen rechteckig ausgestaltet ist, passt sich die Kontur der ersten kleinen Ausnehmung 115 mit einer Bogenform – auch als „Bananenform“ benennbar – einer Krümmung der radial einwärts weisenden Berandung 113 der großen Ausnehmung 111 an. Die erste und zweite kleine Ausnehmung 115, 116 sind symmetrisch zur radialen Mittelachse 106 gestaltet.
Eine dritte 117 und eine vierte 118 der kleinen Ausnehmungen grenzen an die radial einwärts weisenden der in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen 112 der großen Ausnehmung 111 an; sie sind wenigstens im Wesentlichen viereckig und symmetrisch zur radialen Mittelachse 106 gestaltet und ausgerichtet.
Eine fünfte 119 der kleinen Ausnehmungen grenzt radial auswärts an die zweite kleine Ausnehmung 116 an und ist ebenfalls rechteckig ausgestaltet, jedoch beträgt ihre Querschnittsfläche in der radialen Ebene ein Viertel oder weniger der Querschnittsfläche der zweiten kleinen Ausnehmung 116. Weiterhin beträgt die radiale Querschnittsfläche der großen Ausnehmung 111 wenigstens das Doppelte der radialen Querschnittsflächen jeder der kleinen Ausnehmungen 115, 116, 117, 118, 119.
Der Rotorkern 100 nach 2 ist für einen Hochdrehzahlantrieb mit hohen Fliehkräften ausgestaltet. Dabei konzentriert sich die Anordnung der Ausnehmungen 111, 115, 116, 117, 118, 119 in einem radial mittleren Raumbereich des Rotorkerns 100 nahe den radial einwärts gerichteten Ecken der „V“-förmigen Gestaltung 101, 102, wohingegen entlang der Rotorwellenöffnung 109 ein Bereich aus massivem Rotorkernwerkstoff vorgesehen ist, dessen Abmessung in radialer Richtung gleich oder nahezu gleich der radialen Erstreckung der Gruppe der Ausnehmungen 111, 115, 116, 117, 118, 119 ist. Im Beispiel nach 2 stimmen diese Abmessungen überein.
In 3 ist der entlang der Schnittlinien 108 nach 1 ausgeschnittene Winkelbereich 107 mit den drei Dauermagneten 101, 102, 103, vergrößert in grob schematischer Darstellung wiedergegeben, wobei in diesem Winkelbereich 107 eine Gruppe von Ausnehmungen 111, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121 gemäß einer Abwandlung der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist. Gegenüber der Ausführungsform nach 2 ist die Gruppe der Ausnehmungen 111, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121 um eine sechste 120 und eine siebte 121 Ausnehmung erweitert, die dreieckig ausgebildet sind und zueinander bezüglich der radialen Mittelachse 106 symmetrisch in spitzwinkligen Ecken zwischen je einem der Dauermagnete 101 bzw. 102 und den Schmalseiten, d.h. kurzen, in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen, der zweiten kleinen Berandung 116 angeordnet sind. Damit ist eine weitere Massereduktion möglich.
4 zeigt den Winkelbereich 107 mit den drei Dauermagneten 101, 102, 103 vergrößert in grob schematischer Darstellung, wobei in diesem Winkelbereich 107 eine Gruppe von Ausnehmungen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist. Bei dieser zweiten Ausführungsform handelt es sich um eine Leichtbauausführung des Rotorkerns 100, die im Vergleich zu den Ausführungen nach den 2 und 3 für einen Hochdrehzahlantrieb größere Ausnehmungen aufweist; insbesondere erstreckt sich bei dieser Leichtbauausführung eine große Ausnehmung 122 radial weiter sowohl zur Rotorwellenöffnung 109 als auch in Umfangsrichtung 105 zu den Schnittlinien 108 hin und ragt dadurch in der Umfangsrichtung 105 über die radial einwärts gerichteten Ecken der Dauermagnete 101, 102 hinaus.
Die große Ausnehmung 122 ist wieder sechseckig mit wenigstens überwiegend geradlinigen Berandungen ausgebildet und symmetrisch zur radialen Mittelachse 106 angeordnet. Hier sind die in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen 123 sowie die radial nach außen weisende Berandung 124 geradlinig, wohingegen die radial nach innen weisende Berandung 125 der Rotoraußenfläche 104 entgegengesetzt geringfügig gekrümmt ist; insbesondere ist ihre Krümmung geringer, d.h. weist einen größeren Radius auf, als die der Rotoraußenfläche 104. Die Dauermagnete 101, 102 grenzen mit ihren radial einwärts gerichteten Schmalseiten an die radial auswärts weisenden der in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen 123 über Stege 126 an, die wieder unter Berücksichtigung der erforderlichen mechanischen Festigkeit so dünn wie möglich dimensioniert sind, um hier einen magnetischen Kurzschluss zu vermeiden bzw. gering zu halten.
Die große Ausnehmung 122 ist Teil einer Gruppe von Ausnehmungen, die weiterhin insgesamt vier kleine Ausnehmungen 127, 128, 129, 130 aufweist, die wabenförmig in radialer Richtung auswärts sowie hier auch in Umfangsrichtung 105 an die Berandungen 123 bzw. 124 der großen Ausnehmung 122 angrenzen. Dabei ist jede der Ausnehmungen gegenüber einer angrenzenden der anderen ebenfalls durch hier nicht gesondert bezeichnete Stege getrennt. Alle diese Stege sind unter Berücksichtigung einer erforderlichen mechanischen Festigkeit so dünn wie möglich dimensioniert. Dabei grenzt eine erste 127 dieser kleinen Ausnehmungen an die große Ausnehmung 122 entlang der radial nach außen weisenden Berandung 124 an. Die erste kleine Ausnehmung 127 ist wenigstens im Wesentlichen rechteckig und symmetrisch zur radialen Mittelachse 106 gestaltet.
Eine zweite 128 und eine dritte 129 der kleinen Ausnehmungen grenzen an die radial auswärts weisenden der in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen 123 der großen Ausnehmung 122 an. Sie sind im Raumbereich zwischen den Dauermagneten 101 bzw. 102 und den Schnittlinien 108 angeordnet. Die zweite 128 und die dritte kleine Ausnehmung 129 sind mit geradlinigen Berandungen an die Erstreckungsrichtung der Schnittlinien 108 und der Berandungen 123 angeglichen, weisen jedoch radial auswärts weisend eine gekrümmte Berandung auf mit einem Radius, der kleiner, bevorzugt um ein mehrfaches kleiner, als der Radius der Rotoraußenfläche 104 ist. Die zweite 128 und die dritte kleine Ausnehmung 129 sind symmetrisch zur radialen Mittelachse 106 gestaltet und ausgerichtet.
Eine vierte 130 der kleinen Ausnehmungen grenzt radial auswärts an die erste kleine Ausnehmung 127 an und ist ebenfalls rechteckig ausgestaltet, jedoch beträgt ihre Querschnittsfläche in der radialen Ebene ein Viertel oder weniger der Querschnittsfläche der ersten kleinen Ausnehmung 127. Weiterhin beträgt die radiale Querschnittsfläche der großen Ausnehmung 122 wenigstens das Fünffache der radialen Querschnittsflächen jeder der kleinen Ausnehmungen 127, 128, 129, 130.
5 zeigt den Winkelbereich 107 mit den drei Dauermagneten 101, 102, 103 vergrößert in grob schematischer Darstellung, wobei in diesem Winkelbereich 107 eine Gruppe von Ausnehmungen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben ist. Bei dieser zweiten Ausführungsform handelt es sich ebenfalls um eine Leichtbauausführung des Rotorkerns 100, die jedoch im Vergleich zu der Leichtbauausführung der 4 nochmals vergrößerte Ausnehmungen aufweist. Insbesondere erstreckt sich bei dieser Leichtbauausführung eine große Ausnehmung 131 radial noch weiter zur Rotorwellenöffnung 109 hin; sie ragt auch in der Umfangsrichtung 105 über die radial einwärts gerichteten Ecken der Dauermagnete 101, 102 hinaus.
Die große Ausnehmung 131 ist auch hier sechseckig mit geradlinigen Berandungen ausgebildet und symmetrisch zur radialen Mittelachse 106 angeordnet. Hier sind nur Übergänge zwischen in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen 132 sowie Übergänge zwischen den radial einwärts weisenden der in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen 132 und einer radial nach innen weisenden Berandung 134 ausgerundet. Die Übergänge zwischen den radial auswärts weisenden der in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen 132 und einer radial nach außen weisenden Berandung 133 sind dagegen spitzwinklig, d.h. eckig, ausgeführt. Die Dauermagnete 101, 102 grenzen mit ihren radial einwärts gerichteten Schmalseiten an die radial auswärts weisenden der in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen 132 über Stege 135 an, die wieder unter Berücksichtigung der erforderlichen mechanischen Festigkeit so dünn wie möglich dimensioniert sind, um hier einen magnetischen Kurzschluss zu vermeiden bzw. gering zu halten.
Die große Ausnehmung 131 ist Teil einer Gruppe von Ausnehmungen, die weiterhin insgesamt sechs kleine Ausnehmungen 136, 137, 138, 139, 140, 141 aufweist, die wabenförmig in radialer Richtung auswärts sowie hier auch in Umfangsrichtung 105 an die Berandungen 132 bzw. 133 der großen Ausnehmung 131 angrenzen. Dabei ist jede der Ausnehmungen gegenüber einer angrenzenden der anderen ebenfalls durch hier nicht gesondert bezeichnete Stege getrennt. Alle diese Stege sind wieder unter Berücksichtigung einer erforderlichen mechanischen Festigkeit so dünn wie möglich dimensioniert. Dabei grenzt eine erste 136 dieser kleinen Ausnehmungen an die große Ausnehmung 131 entlang der radial nach außen weisenden Berandung 133 an. Die erste kleine Ausnehmung 136 ist trapezförmig und symmetrisch zur radialen Mittelachse 106 gestaltet.
Eine zweite 137 und eine dritte 138 der kleinen Ausnehmungen grenzen an die radial auswärts weisenden der in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen 132 der großen Ausnehmung 131 an und sind im Raumbereich zwischen den Dauermagneten 101 bzw. 102 und den Schnittlinien 108 angeordnet. Die zweite 137 und die dritte kleine Ausnehmung 138 sind mit geradlinigen Berandungen an die Erstreckungsrichtung der Schnittlinien 108 nahezu und der Berandungen 132 angeglichen, d.h. ihre Berandungen erstrecken sich parallel zu den Berandungen 132, zu den Schnittlinien 108 jedoch mit einer geringfügigen, radial auswärts gerichteten Verjüngung, wodurch dem Kraftfluss in den Übergängen je zweier benachbarter Winkelbereiche 107 noch besser entsprochen wird. Auch hier sind die zweite 137 und die dritte kleine Ausnehmung 138 symmetrisch zur radialen Mittelachse 106 gestaltet und ausgerichtet.
Eine vierte 139 der kleinen Ausnehmungen grenzt radial auswärts an die erste kleine Ausnehmung 136 an und ist rechteckig ausgestaltet, jedoch beträgt ihre Querschnittsfläche in der radialen Ebene ein Drittel oder weniger der Querschnittsfläche der ersten kleinen Ausnehmung 136.
Vergleichbar der Ausführungsform nach 3 ist in 5 die Gruppe der Ausnehmungen 136, 137, 138, 139, 140, 141 um eine fünfte 140 und eine sechste 141 Ausnehmung erweitert, die dreieckig ausgebildet sind und zueinander bezüglich der radialen Mittelachse 106 symmetrisch in spitzwinkligen Ecken zwischen je einem der Dauermagnete 101 bzw. 102 und den Schmalseiten, d.h. kurzen, in Umfangsrichtung 105 weisenden Berandungen, der vierten kleinen Berandung 139 angeordnet sind. Damit ist auch hier eine weitere Massereduktion möglich.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach 5 beträgt die radiale Querschnittsfläche der großen Ausnehmung 131 wenigstens das Siebenfache der radialen Querschnittsflächen jeder der kleinen Ausnehmungen 136, 137, 138, 139, 140, 141.
In 6 ist der Winkelbereich 107 mit den drei Dauermagneten 101, 102, 103 vergrößert in grob schematischer Darstellung wiedergegeben, wobei in diesem Winkelbereich 107 eine Gruppe von Ausnehmungen gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist. Die Merkmale dieser vierten Ausführungsform stimmen weitgehend mit denen der dritten Ausführungsform überein, so dass diesbezüglich auf die 5 nebst Beschreibung verwiesen werden kann.
Unterschiede in der vierten Ausführungsform gegenüber der dritten bestehen wie folgt:

• die vierte Ausführungsform nach 6 weist eine große Ausnehmung 142 auf mit einer wieder an die Sechseckform angelehnten Grundgestaltung, jedoch sind radial auswärts weisende Abschnitte beidseitig in Umfangsrichtung 105 weisender Berandungen 143 ausgerundet ausgebildet, und an die ausgerundeten Abschnitte der Berandungen 143 grenzen die radial einwärts gerichteten Enden der Dauermagnete 101, 102 der "V"-förmigen Gestaltung an;
• die radial einwärts weisenden Ecken der ersten kleinen Ausnehmung 136 sind mit einem Radius ausgerundet, der vorzugsweise klein gegenüber der Erstreckung der ersten kleinen Ausnehmung in Umfangsrichtung 105 ist;
• die zweite und die dritte kleine Ausnehmung der 5 entfallen. An ihrer Stelle sind an jedem Übergang zweier benachbarter, zwei benachbarten der Magnetpole zugeordneter und in Umfangsrichtung 105 von der "V"-förmigen Gestaltung 101, 102 überdeckter Winkelbereiche 107, d.h. auf und mittig zu den Schnittlinien 108, je eine kleine Ausnehmung 144 mit einer kreisrunden Berandung angeordnet.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, die Rotormasse zu verringern und dadurch die Leistungsfähigkeit einer mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Rotor ausgestatteten elektrischen Maschine zu erhöhen. Insbesondere ermöglicht die Erfindung auch eine Massekompensation bei einer Verringerung des Rotorwellendurchmessers, der anderenfalls zu einer Erhöhung der Masse des Rotorkerns und damit des Rotors führen würde. Die Lösung besteht in einer Anordnung mehrerer Ausnehmungen unterschiedlicher Größe und Gestaltung im Rotorkern, insbesondere entlang dessen sogenannter d-Achse. Damit kann auch eine Induktivität des Rotors in dieser d-Achse verringert werden, was zu einem vorteilhaft dimensionierten Reluktanzanteil im Drehmoment der elektrischen Maschine führt. Dies ist für Hochdrehzahlanwendungen sehr bedeutsam.
Die erfindungsgemäße, wabenförmige Struktur des Rotorkerns – auch als Fachwerkstruktur bezeichnet – ermöglicht eine besonders gute Verteilung und damit einen besonders guten Ausgleich der mechanischen Belastungen des Rotorkerns, insbesondere durch Fliehkräfte, über die einzelnen Stege zwischen den Ausnehmungen. Dabei ermöglicht die Erfindung sowohl eine Auslegung für besonders hohe Belastungen, insbesondere bei hohen Drehzahlen, als auch eine Leichtbauausführung mit besonders geringer Masse und daraus resultierend besonders geringer Massenträgheit und niedrigem Rotor- und damit letztlich Fahrzeuggewicht. Der Energieverbrauch eines erfindungsgemäß ausgestatteten Fahrzeugantriebs kann gesenkt und damit die Reichweite eines mit diesem Antrieb versehenen, batterie-elektrisch betriebenen Fahrzeugs gesteigert werden. Die Hochdrehzahlvariante ermöglicht insbesondere eine gesteigerte Fahrzeuggeschwindigkeit.
Zusammengefasst schafft die Erfindung einen magnetisch leitfähigen Rotorkern eines Rotors einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine mit je Magnetpol drei Dauermagneten, von denen zwei in einer sich zu einer Rotoraußenfläche hin öffnenden, "V"-förmigen Gestaltung und der dritte tangential entlang einer Umfangsrichtung des Rotorkerns angeordnet sind. Je Magnetpol ist im Rotorkern eine Gruppe von Ausnehmungen vorgesehen. Jede Gruppe umfasst eine große Ausnehmung und wenigstens drei kleine Ausnehmungen, die wabenförmig an Berandungen der großen Ausnehmung angrenzen. Eine radiale Querschnittsfläche der großen Ausnehmung beträgt wenigstens das Doppelte radialer Querschnittsflächen jeder der kleinen Ausnehmungen. Dies ermöglicht eine Masseeinsparung bei zugleich hoher mechanischer Festigkeit.
Bezugszeichenliste

100: Rotorkern
101: Dauermagnet der "V"-förmigen Gestaltung 101, 102
102: Dauermagnet der "V"-förmigen Gestaltung 101, 102
103: Dauermagnet
104: Rotoraußenfläche, d.h. äußerer Umfang von 100
105: Umfangsrichtung von 100
106: Radiale Mittelachse der "V"-förmigen Gestaltung 101, 102
107: Entlang 105 von der "V"-förmigen Gestaltung 101, 102 überdeckter Winkelbereich 107, gleich der Polteilung von 100
108: Schnittlinien, bezeichnen Übergänge je zweier benachbarter Winkelbereiche 107
109: Rotorwellenöffnung von 100
110: Rotationsachse von 100
111: Große Ausnehmung in 100 (2 und 3)
112: In Umfangsrichtung 105 weisende Berandungen von 111
113: Radial nach innen bzw. außen weisende Berandungen von 111
114: Stege zwischen 111 und 101 bzw. 102
115: Erste kleine Ausnehmung in 100 (2 und 3)
116: Zweite kleine Ausnehmung in 100 (2 und 3)
117: Dritte kleine Ausnehmung in 100 (2 und 3)
118: Vierte kleine Ausnehmung in 100 (2 und 3)
119: Fünfte kleine Ausnehmung in 100 (2 und 3)
120: Sechste kleine Ausnehmung in 100 (3)
121: Siebte kleine Ausnehmung in 100 (3)
122: Große Ausnehmung in 100 (4)
123: In Umfangsrichtung 105 weisende Berandungen von 122
124: Radial nach außen weisende Berandung von 122
125: Radial nach innen weisende Berandung von 122
126: Stege zwischen 122 und 101 bzw. 102
127: Erste kleine Ausnehmung (4)
128: Zweite kleine Ausnehmung (4)
129: Dritte kleine Ausnehmung (4)
130: Vierte kleine Ausnehmung (4)
131: Große Ausnehmung in 100 (5)
132: In Umfangsrichtung 105 weisende Berandungen von 131
133: Radial nach außen weisende Berandung von 131, 142
134: Radial nach innen weisende Berandung von 131, 142
135: Stege zwischen 131 bzw. 142 und 101 bzw. 102
136: Erste kleine Ausnehmung (5 und 6)
137: Zweite kleine Ausnehmung (5)
138: Dritte kleine Ausnehmung (5)
139: Vierte kleine Ausnehmung (5 und 6)
140: Fünfte kleine Ausnehmung (5 und 6)
141: Sechste kleine Ausnehmung (5 und 6)
142: Große Ausnehmung in 100 (6)
143: In Umfangsrichtung 105 weisende Berandungen von 142
144: Kleine Ausnehmung mit einer kreisrunden Berandung (6)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2005/117235 A1 [0002]
DE 102013219020 A1 [0003]

Claims

Magnetisch leitfähiger Rotorkern (100) eines Rotors einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine, mit • je Magnetpol des Rotors drei Dauermagneten (101, 102, 103), von denen zwei in einer "V"-förmigen Gestaltung (101, 102), die sich zu einer Rotoraußenfläche (104) hin öffnet, und der dritte (103) tangential entlang einer Umfangsrichtung (105) des Rotorkerns (100) wenigstens nahezu mittig zu der "V"-förmigen Gestaltung (101, 102) angeordnet sind, • je Magnetpol einer wenigstens nahezu symmetrisch zu der "V"-förmigen Gestaltung (101, 102) angeordneten Gruppe von Ausnehmungen (111, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121; 122, 127, 128, 129, 130; 131, 136, 137, 138, 139, 140, 141; 142; 144) im Rotorkern (100), jede Gruppe umfassend: – eine große Ausnehmung (111; 122; 131; 142), die sich – radial in einem Bereich des Rotorkerns (100) zwischen einer zentralen Rotorwellenöffnung (109) und wenigstens nahezu den radial einwärts gerichteten Enden der "V"-förmigen Gestaltung (101, 102) und – in Umfangsrichtung (105) innerhalb eines von dieser "V"-förmigen Gestaltung (101, 102) überdeckten Winkelbereichs (107) erstreckt, und – wenigstens drei kleine Ausnehmungen (115, 116, 117, 118, 119, 120, 121; 127, 128, 129, 130; 136, 137, 138, 139, 140, 141; 144), die wabenförmig wenigstens in radialer Richtung wenigstens auswärts an Berandungen (112, 113; 123, 124, 125; 132, 133, 134; 143) der großen Ausnehmung (111; 122; 131; 142) angrenzen, – wobei eine radiale Querschnittsfläche der großen Ausnehmung (111; 122; 131; 142) wenigstens das Doppelte radialer Querschnittsflächen jeder der kleinen Ausnehmungen (115, 116, 117, 118, 119, 120, 121; 127, 128, 129, 130; 136, 137, 138, 139, 140, 141; 144) beträgt.
Rotorkern (100) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die große Ausnehmung (111; 122; 131; 142) mit zwei radial auswärts gerichteten (112; 123; 132; 143) ihrer Berandungen (112, 113; 123, 124, 125; 132, 133, 134; 143) an die radial einwärts gerichteten Enden der Dauermagnete (101, 102) der "V"-förmigen Gestaltung (101, 102) grenzt.
Rotorkern (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die große Ausnehmung (111; 122; 131; 142) mit wenigstens nahezu sechseckförmig angeordneten, wenigstens nahezu geradlinigen Berandungen (112, 113; 123, 124, 125; 132, 133, 134; 143) ausgebildet ist, und dass an wenigstens vier dieser Berandungen (112, 113; 123, 124, 125; 132, 133, 134; 143) kleine Ausnehmungen (115, 116, 117, 118, 119, 120, 121; 127, 128, 129, 130; 136, 137, 138, 139, 140, 141; 144) angrenzen.
Rotorkern (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die große Ausnehmung (142) mit wenigstens abschnittsweise ausgerundeten Berandungen (143) ausgebildet ist, und dass an wenigstens eine dieser wenigstens abschnittsweise ausgerundeten Berandungen (143) wenigstens die radial einwärts gerichteten Enden der Dauermagnete (101, 102) der "V"-förmigen Gestaltung (101, 102) angrenzen.
Rotorkern (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergang (108) zweier benachbarter, zwei benachbarten der Magnetpole zugeordneter und in Umfangsrichtung (105) von der "V"-förmigen Gestaltung (101, 102) überdeckter Winkelbereiche (107) je eine kleine Ausnehmung (144) angeordnet ist, bevorzugt mit einer gerundeten, besonders bevorzugt kreisrunden Berandung.
Rotorkern (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine (115) der kleinen Ausnehmungen (115, 116, 117, 118, 119, 120, 121; 127, 128, 129, 130; 136, 137, 138, 139, 140, 141; 144) radial einwärts an die große Ausnehmung (111) angrenzt.
Rotorkern (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Querschnittsfläche der großen Ausnehmung (111; 122; 131; 142) wenigstens das Dreifache, bevorzugt wenigstens das Fünffache, besonders bevorzugt wenigstens das Siebenfache der radialen Querschnittsflächen jeder der kleinen Ausnehmungen (115, 116, 117, 118, 119, 120, 121; 127, 128, 129, 130; 136, 137, 138, 139, 140, 141; 144) beträgt.
Rotor einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine, gekennzeichnet durch einen Rotorkern (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
Permanentmagneterregte elektrische Maschine, gekennzeichnet durch einen Rotor nach Anspruch 8 und/oder einen Rotorkern (100) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7.
Fahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, gekennzeichnet durch eine permanentmagneterregte elektrische Maschine nach Anspruch 9 und/oder eine Maschine mit einem Rotor nach Anspruch 8 und/oder mit einem Rotorkern (100) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7.