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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Synchronmaschine mit innenliegenden Permanentmagneten, die mehrere Rotorsegmente aufweist, die in axialer Richtung relativ zueinander gestapelt sind.
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Eine Maschine mit innenliegenden Permanentmagneten enthält typischerweise einen Stator mit Statorspulenwicklungen und einen Rotor mit Permanentmagneten, welche mit Statorpolen zusammenarbeiten, die durch die Statorspulenwicklungen definiert sind. Die Statorspulenwicklungen können durch einen elektrischen Strom erregt werden, um Rotordrehmoment bereitzustellen, wenn die Maschine als Motor wirkt. Die Interaktion eines elektromagnetischen Flussströmungspfads, der von den Statorspulenwicklungen erzeugt wird, mit einem Flussströmungspfad, der von den Permanentmagneten erzeugt wird, kann von Oberwellen-Wellenformkomponenten begleitet sein, welche Schwankungen des Motordrehmoments induzieren können. Diese Schwankungen des Motordrehmoments können sich durch Drehmomentwelligkeit, Drehmomentschwingungen, ein erhöhtes Nutrastmoment oder Gegen-EMK-Oberwellen manifestieren.
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Folglich ist es wünschenswert, die Schwankungen des Motordrehmoments zu reduzieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Synchronmaschine mit innenliegenden Permanentmagneten bereitgestellt. Die Synchronmaschine mit innenliegenden Permanentmagneten umfasst einen Stator mit elektromagnetischen Wicklungen und einen Rotor, der konzentrisch mit dem Stator angeordnet ist. Der Rotor weist eine Vielzahl von Rotorsegmenten auf, die ein erstes Rotorsegment und ein zweites Rotorsegment umfasst. Das erste Rotorsegment ist zur Aufnahme eines ersten Magnetsatzes angeordnet, der erste Magnete aufweist, die relativ zueinander unter einem ersten Polkreisbogenwinkel angeordnet sind. Das zweite Rotorsegment ist entlang einer Rotorachse in axialer Richtung relativ zu dem ersten Rotorsegment gestapelt. Das zweite Rotorsegment ist zur Aufnahme eines zweiten Magnetsatzes angeordnet, der zweite Magnete aufweist, die relativ zueinander unter einem zweiten Polkreisbogenwinkel angeordnet sind. Der zweite Polkreisbogenwinkel unterscheidet sich von dem ersten Polkreisbogenwinkel.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist das erste Rotorsegment mit Bezug auf das zweite Rotorsegment axialsymmetrisch derart angeordnet, dass der erste Magnetsatz den zweiten Magnetsatz zumindest teilweise bedeckt.
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In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Rotor für eine Synchronmaschine mit innenliegenden Permanentmagneten bereitgestellt. Der Rotor enthält eine Vielzahl von Rotorsegmenten, die entlang einer Rotorachse in axialer Richtung gestapelt sind. Die Vielzahl von Rotorsegmenten umfasst ein erstes Rotorsegment und ein zweites Rotorsegment. Das erste Rotorsegment ist zur Aufnahme eines ersten Magnetsatzes angeordnet, der erste Magnete aufweist, die innerhalb einer ersten Magnettasche angeordnet sind. Die ersten Magnete weisen eine erste Magnetlänge auf, die sich rechtwinklig zu der Rotorachse erstreckt. Das zweite Rotorsegment ist relativ zu dem ersten Rotorsegment entlang der Rotorachse in axialer Richtung gestapelt. Das zweite Rotorsegment ist zur Aufnahme eines zweiten Magnetsatzes angeordnet, der zweite Magnete aufweist, die innerhalb einer zweiten Magnettasche angeordnet sind. Die zweiten Magnete weisen eine zweite Magnetlänge auf, die sich rechtwinklig zu der Rotorachse erstreckt und sich von der ersten Magnetlänge unterscheidet.
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Diese und andere Vorteile und Merkmale werden sich aus der folgenden Beschreibung besser ergeben, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gelesen wird.
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Figurenliste
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Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung wird speziell dargelegt und in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung separat beansprucht. Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden genauen Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Synchronmaschine mit innenliegenden Permanentmagneten ist;
- 2 eine Draufsicht auf den Abschnitt der Synchronmaschine mit innenliegenden Permanentmagneten ist;
- 3 eine zerlegte Ansicht einer Vielzahl von Rotorsegmenten der Synchronmaschine mit innenliegenden Permanentmagneten ist; und
- 4 eine teilweise zerlegte Ansicht der Magnetsätze und einer Welle eines Rotors der Synchronmaschine mit innenliegenden Permanentmagneten ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme nun auf die Figuren, in denen die vorliegende Offenbarung mit Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wird, ohne sie einzuschränken, versteht es sich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich zur Veranschaulichung der vorliegenden Offenbarung dienen, welche in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können hervorgehoben oder minimiert sein, um Details von speziellen Komponenten zu zeigen. Daher dürfen spezielle strukturelle und funktionale Details, die hier offenbart sind, nicht als eine Einschränkung interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage zur Unterrichtung des Fachmanns darüber, wie die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Weise verwendet werden kann.
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Mit Bezug auf 1 und 2 ist ein Abschnitt einer Synchronmaschine 10 mit innenliegenden Permanentmagneten veranschaulicht. Die Abschnitte der Synchronmaschine 10 mit innenliegenden Permanentmagneten sind radiale Scheiben oder Segmente der Synchronmaschine 10 mit innenliegenden Permanentmagneten, um Merkmale der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen.
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Die Synchronmaschine 10 mit innenliegenden Permanentmagneten kann in einer Anwendung verwendet werden, die eine Synchronmaschine mit innenliegenden Permanentmagneten erfordert, die kompakt ist und eine hohe Drehmomentdichte aufweist. Die Synchronmaschine 10 mit innenliegenden Permanentmagneten enthält einen Stator 12, einen Rotor 14, der konzentrisch mit dem Stator 12 angeordnet ist, und eine Rotorwelle 16, die sich entlang einer Rotorachse 18 erstreckt. Der Stator 12 und der Rotor 14 sind jeweils um die Rotorachse 18 herum angeordnet und erstrecken sich entlang dieser.
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Der Stator 12 enthält einen Statorkern 20 und elektromagnetische Wicklungen 22. Die Vielzahl von elektromagnetischen Wicklungen 22 kann nahe bei einem Statorinnenumfang 24 angeordnet und von einem Statoraußenumfang 26 beabstandet sein. Die Vielzahl von elektromagnetischen Wicklungen 22 kann sich in eine Richtung, die sich von dem Statoraußenumfang 26 aus zu dem Statorinnenumfang 24 hin erstreckt, derart verjüngen, dass eine Breite jeder Wicklung der Vielzahl von elektromagnetischen Wicklungen 22 in eine Richtung abnimmt, die sich von dem Statoraußenumfang 26 aus zu dem Statorinnenumfang 24 hin erstreckt.
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Der Rotor 14 kann innerhalb des Stators 12 drehbar angeordnet sein und er kann um die Rotorwelle 16 herum derart angeordnet sein, das die Synchronmaschine 10 mit innenliegenden Permanentmagneten als Motor mit Innenrotor konfiguriert ist. In mindestens einer Ausführungsform kann der Rotor 14 um den Stator 12 herum derart angeordnet sein, dass die Synchronmaschine 10 mit innenliegenden Permanentmagneten als Motor mit Außenrotor konfiguriert ist.
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Der Rotor 14 enthält einen Rotorkern 30, der auf der Rotorwelle 16 angeordnet ist. Der Rotorkern 30 erstreckt sich in radialer Richtung zwischen einem Rotorinnenumfang 32 und einem Rotoraußenumfang 34. Der Rotorinnenumfang 32 steht in Eingriff mit der Rotorwelle 16. Der Rotoraußenumfang 34 ist dem Statorinnenumfang 24 zugewandt und von diesem durch einen Luftspalt beabstandet.
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Die Anordnung des Rotorkerns 30 des Rotors 14 kann von einer flussfokussierenden Art sein, die im Vergleich mit anderen Rotorkonfigurationen eine höhere Drehmomentdichte bereitstellt. Diese Anordnung des Rotors 14 verringert Nutrastmoment, Gegen-EMK-Oberwellen und Drehmomentwelligkeit durch Bereitstellen eines Rotorkerns, der eine Vielzahl von Rotorsegmenten 40 umfasst, wie in 3 gezeigt ist, die entlang der Rotorachse 18 in axialer Richtung relativ zueinander gestapelt sind und einen Polkreisbogenwinkel von Magnettaschen oder Segmenten und/oder eine axiale Länge von Rotorsegmenten und/oder eine Magnetlänge und/oder eine Magnetdicke zwischen in axialer Richtung gestapelten Rotorsegmenten variieren.
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Die Vielzahl von Rotorsegmenten 40 ist relativ zu der Rotorachse 18 mit Bezug aufeinander nicht abgeschrägt. Jedes Rotorsegment der Vielzahl von Rotorsegmenten 40 definiert eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Magnetschlitzen oder Magnettaschen 42, die nahe bei dem Rotoraußenumfang 34 angeordnet sind. Jede Magnettasche der Vielzahl von Magnettaschen 42 ist zur Aufnahme eines Magnetsatzes 44 angeordnet. Wie in den Figuren gezeigt ist, enthält der Magnetsatz 44 zwei Magnete, die durch einen Luftspalt oder eine nichtmagnetische Tasche 46 voneinander beabstandet sind und unter einem Winkel relativ zueinander angeordnet sind. Der Magnetsatz 44 kann gesinterte Magnete oder Spritzgussmagnete umfassen.
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Die nichtmagnetische Tasche 46 kann eine Kerbe 48 definieren, die sich zu dem Rotorinnenumfang 32 des Rotors 14 hin erstreckt und sich zu der Rotorwelle 16 hin erstreckt. Die zwei Magnete des Magnetsatzes 44 können von distalen Enden 50 der Magnettasche der Vielzahl von Magnettaschen 42 durch einen weiteren Luftspalt oder eine weitere nichtmagnetische Tasche 52 beabstandet sein.
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Mit Bezug auf 2 kann eine Polteilung p als ein Winkel definiert sein, der gleich 360°/Polanzahl definiert ist. Ein V-Winkel oder ein Polkreisbogenwinkel θ kann zwischen Abschnitten eines jeden Magnets des Magnetsatzes 44 definiert sein und von der Rotorachse 18 aus gemessen werden. Der Polkreisbogenwinkel θ ist derart, dass alle Magnettaschen der Vielzahl von Magnettaschen 42 im Wesentlichen nicht parallel zueinander angeordnet sind oder eine allgemeine V-Gestalt aufweisen können.
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Mit Bezug auf 3 kann die Vielzahl von Rotorsegmenten 40, die den Rotorkern 30 definiert, ein erstes Rotorsegment 60, ein zweites Rotorsegment 62, ein drittes Rotorsegment 64, ein viertes Rotorsegment 66 und ein fünftes Rotorsegment 68 enthalten, die entlang der Rotorachse 18 in axialer Richtung gestapelt sind. Relativ zu den vorstehend erwähnten Rotorsegmenten können zusätzliche Rotorsegment in axialer Richtung gestapelt sein. Auch können Rotorsegmente der vorstehend erwähnten Rotorsegmente weggelassen oder mit anderen Rotorsegmenten kombiniert werden.
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Das erste Rotorsegment 60 weist eine axiale Länge L1 des ersten Rotorsegments relativ zu der Rotorachse 18 auf, die zwischen Stirnseiten des Rotorsegments 60 gemessen wird. Das erste Rotorsegment 60 definiert eine Vielzahl von ersten Magnettaschen 80, die sich im Wesentlichen durch das erste Rotorsegment 60 hindurch erstrecken. Die Vielzahl von ersten Magnettaschen 80 ist in Umfangsrichtung um das erste Rotorsegment 60 herum voneinander beabstandet. Jede Magnettasche der Vielzahl von ersten Magnettaschen 80 ist zur Aufnahme eines ersten Magnetsatzes 82 angeordnet.
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Mit Bezug auf 4 sind die Magnete des ersten Magnetsatzes 82 relativ zueinander unter einem ersten Polkreisbogenwinkel θ1 angeordnet. Die Magnete des ersten Magnetsatzes 82 des ersten Rotorsegments 60 können alle relativ zueinander unter dem gleichen ersten Polkreisbogenwinkel angeordnet sein.
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Die Magnete des ersten Magnetsatzes 82 können eine erste Magnetlänge Lm1 aufweisen, die sich rechtwinklig zu der Rotorachse 18 erstreckt. Die Magnete des ersten Magnetsatzes 82 können eine erste Magnetbreite Wm1 aufweisen, die sich parallel zu der Rotorachse 18 erstreckt. Die erste Magnetbreite Wm1 ist im Wesentlichen gleich der axialen Länge L1 des ersten Rotorsegments. Die Magnete des ersten Magnetsatzes 82 können eine erste Magnetdicke Tm1 aufweisen, die sich in Umfangsrichtung oder tangential über die erste Magnettasche 80 oder über die ersten Magnete hinweg erstreckt.
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Mit Bezug auf 3 ist das zweite Rotorsegment 62 in axialer Richtung zwischen dem ersten Rotorsegment 60 und dem dritten Rotorsegment 64 angeordnet. Das zweite Rotorsegment 62 weist eine zweite axiale Länge L2 des zweiten Rotorsegments relativ zu der Rotorachse 18 auf, die zwischen Stirnseiten des zweiten Rotorsegments 62 gemessen wird. Die axiale Länge L2 des zweiten Rotorsegments unterscheidet sich von der axialen Länge L1 des ersten Rotorsegments. In der gezeigten Ausführungsform ist die axiale Länge L2 des zweiten Rotorsegments kleiner als die axiale Länge L1 des ersten Rotorsegments. In anderen Ausführungsformen ist die axiale Länge L2 des zweiten Rotorsegments größer als die axiale Länge L1 des ersten Rotorsegments.
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Das zweite Rotorsegment 62 definiert eine Vielzahl von zweiten Magnettaschen 90, die sich im Wesentlichen durch das zweite Rotorsegment 62 hindurch erstrecken. Die Vielzahl von zweiten Magnettaschen 90 ist in Umfangsrichtung um das zweite Rotorsegment 62 herum voneinander beabstandet.
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Jede Magnettasche der Vielzahl von zweiten Magnettaschen 90 ist zur Aufnahme eines zweiten Magnetsatzes 92 angeordnet. Das zweite Rotorsegment 62 ist mit Bezug auf das erste Rotorsegment 60 axialsymmetrisch derart angeordnet, dass die zweite Magnettasche 90 und der zweite Magnetsatz 92 die erste Magnettasche 80 und den ersten Magnetsatz 82 zumindest teilweise bedeckt, aber die zweite Magnettasche 90 und der zweite Magnetsatz 92 sind relativ zu der ersten Magnettasche 80 und dem ersten Magnetsatz 82 nicht abgeschrägt.
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Mit Bezug auf 4 sind die Magnete des zweiten Magnetsatzes 92 relativ zueinander unter einem zweiten Polkreisbogenwinkel θ2 angeordnet. Der zweite Polkreisbogenwinkel θ2 unterscheidet sich von dem ersten Polkreisbogenwinkel θ1.
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Die Magnete des zweiten Magnetsatzes 92 des zweiten Rotorsegments 62 können relativ zueinander alle unter dem gleichen zweiten Polkreisbogenwinkel angeordnet sein.
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Die Magnete des zweiten Magnetsatzes 92 können eine zweite Magnetlänge Lm2 aufweisen, die sich rechtwinklig zu der Rotorachse 18 erstreckt. Die zweite Magnetlänge Lm2 unterscheidet sich von der ersten Magnetlänge Lm1.
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Die Magnete des zweiten Magnetsatzes 92 können eine zweite Magnetbreite Wm2 aufweisen, die sich parallel zu der Rotorachse 18 erstreckt. Die zweite Magnetbreite Wm2 unterscheidet sich von der ersten Magnetbreite Wm1. Die zweite Magnetbreite Wm2 ist im Wesentlichen gleich der axialen Länge L2 des zweiten Rotorsegments.
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Die Magnete des zweiten Magnetsatzes 92 können eine zweite Magnetdicke Tm2 aufweisen, die sich in Umfangsrichtung oder tangential über die zweite Magnettasche 90 oder über die zweiten Magnete hinweg erstreckt. Die zweite Magnetdicke Tm2 unterscheidet sich von der ersten Magnetdicke Tm1.
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Mit Bezug auf 3 ist das dritte Rotorsegment 64 in axialer Richtung zwischen dem zweiten Rotorsegment 62 und dem vierten Rotorsegment 66 angeordnet. Das dritte Rotorsegment 64 weist eine axiale Länge L3 des dritten Rotorsegments relativ zu der Rotorachse 18 auf, die zwischen Stirnseiten des dritten Rotorsegments 64 gemessen wird. Die axiale Länge L3 des dritten Rotorsegments unterscheidet sich von der axialen Länge L2 des zweiten Rotorsegments.
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Das dritte Rotorsegment 64 definiert eine Vielzahl von dritten Magnettaschen 100, die sich im Wesentlichen durch das dritte Rotorsegment 64 hindurch erstrecken. Die Vielzahl von dritten Magnettaschen 100 ist in Umfangsrichtung um das dritte Rotorsegment 64 herum voneinander beabstandet.
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Jede Magnettasche der Vielzahl von dritten Magnettaschen 100 ist zur Aufnahme eines dritten Magnetsatzes 102 angeordnet. Das dritte Rotorsegment 64 ist mit Bezug auf das zweite Rotorsegment 62 axialsymmetrisch derart angeordnet, dass die dritte Magnettasche 100 und der dritte Magnetsatz 102 die zweite Magnettasche 90 und den zweiten Magnetsatz 92 zumindest teilweise bedecken, aber die dritte Magnettasche 100 und der dritte Magnetsatz 102 sind relativ zu der zweiten Magnettasche 90 und dem zweiten Magnetsatz 92 nicht abgeschrägt.
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Mit Bezug auf 4 sind die Magnete des dritten Magnetsatzes 102 relativ zueinander unter einem dritten Polkreisbogenwinkel θ3 angeordnet. Der dritte Polkreisbogenwinkel θ3 unterscheidet sich von dem ersten Polkreisbogenwinkel θ1 und von dem zweiten Polkreisbogenwinkel θ2. Die Magnete des dritten Magnetsatzes 102 des dritten Rotorsegments 64 können alle relativ zueinander unter dem gleichen dritten Polkreisbogenwinkel angeordnet sein.
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Die Magnete des dritten Magnetsatzes 102 können eine dritte Magnetlänge Lm3 aufweisen, die sich rechtwinklig zu der Rotorachse 18 erstreckt. Die dritte Magnetlänge Lm3 unterscheidet sich von der zweiten Magnetlänge Lm2.
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Die Magnete des dritten Magnetsatzes 102 können eine dritte Magnetbreite Wm3 aufweisen, die sich parallel zu der Rotorachse 18 erstreckt. Die dritte Magnetbreite Wm3 unterscheidet sich von der zweiten Magnetbreite Wm2. Die dritte Magnetbreite Wm3 ist im Wesentlichen gleich der axialen Länge L3 des dritten Rotorsegments.
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Die Magnete des dritten Magnetsatzes 102 können eine dritte Magnetdicke Tm3 aufweisen, die sich in Umfangsrichtung oder tangential über die dritte Magnettasche 100 oder über die dritten Magnete hinweg erstreckt. Die dritte Magnetdicke Tm3 unterscheidet sich von der zweiten Magnetdicke Tm2.
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Mit Bezug auf 3 ist das vierte Rotorsegment 66 in axialer Richtung zwischen dem dritten Rotorsegment 64 und dem fünften Rotorsegment 68 angeordnet. Das vierte Rotorsegment 66 kann eine im Wesentlichen ähnliche Konfiguration wie das zweite Rotorsegment 62 aufweisen. Das vierte Rotorsegment 66 weist eine axiale Länge L4 des vierten Rotorsegments relativ zu der Rotorachse 18 auf, die zwischen Stirnseiten des vierten Rotorsegments 66 gemessen wird. Die axiale Länge L4 des vierten Rotorsegments unterscheidet sich von der axialen Länge L3 des dritten Rotorsegments, kann aber gleich der axialen Länge L2 des zweiten Rotorsegments sein.
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Das vierte Rotorsegment 66 definiert eine Vielzahl von vierten Magnettaschen 110, die sich im Wesentlichen durch das vierte Rotorsegment 66 hindurch erstrecken. Die Vielzahl von vierten Magnettaschen 110 ist in Umfangsrichtung um das vierte Rotorsegment 66 herum voneinander beabstandet.
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Jede Magnettasche der Vielzahl von vierten Magnettaschen 110 ist zur Aufnahme eines vierten Magnetsatzes 112 angeordnet. Das vierte Rotorsegment 66 ist mit Bezug auf das dritte Rotorsegment 64 axialsymmetrisch derart angeordnet, dass die vierte Magnettasche 110 und der vierte Magnetsatz 112 die dritte Magnettasche 100 und den dritten Magnetsatz 102 zumindest teilweise bedecken, aber die vierte Magnettasche 110 und der vierte Magnetsatz 112 sind relativ zu der dritten Magnettasche 100 und zu dem dritten Magnetsatz 102 nicht abgeschrägt.
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Mit Bezug auf 4 sind die Magnete des vierten Magnetsatzes 112 relativ zueinander unter einem vierten Polkreisbogenwinkel θ4 angeordnet. Der vierte Polkreisbogenwinkel θ4 unterscheidet sich von dem dritten Polkreisbogenwinkel θ3, kann aber gleich dem zweiten Polkreisbogenwinkel θ2 sein. Die Magnete des vierten Magnetsatzes 112 des vierten Rotorsegments 66 können relativ zueinander alle unter dem gleichen vierten Polkreisbogenwinkel angeordnet sein.
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Die Magnete des vierten Magnetsatzes 112 können eine vierte Magnetlänge Lm4 aufweisen, die sich rechtwinklig zu der Rotorachse 18 erstreckt. Die vierte Magnetlänge Lm4 unterscheidet sich von der dritten Magnetlänge Lm3, kann aber gleich der zweiten Magnetlänge Lm2 sein.
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Die Magnete des vierten Magnetsatzes 112 können eine vierte Magnetbreite Wm4 aufweisen, die sich parallel zu der Rotorachse 18 erstreckt. Die vierte Magnetbreite Wm4 unterscheidet sich von der dritten Magnetbreite Wm3, kann aber gleich der zweiten Magnetbreite Wm2 sein. Die vierte Magnetbreite Wm4 ist im Wesentlichen gleich der axialen Länge L4 des vierten Rotorsegments.
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Die Magnete des vierten Magnetsatzes 112 können eine vierte Magnetdicke Tm4 aufweisen, die sich in Umfangsrichtung oder tangential über die vierte Magnettasche 110 oder über die vierten Magnete hinweg erstreckt. Die vierte Magnetdicke Tm4 unterscheidet sich von der dritten Magnetdicke Tm3, kann aber gleich der zweiten Magnetdicke Tm2 sein.
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Mit Bezug auf 3 ist das fünfte Rotorsegment 68 in axialer Richtung nach dem vierten Rotorsegment 66 angeordnet. Das fünfte Rotorsegment 68 kann eine im Wesentlichen ähnliche Konfiguration wie das erste Rotorsegment 60 aufweisen. Das fünfte Rotorsegment 68 weist eine axiale Länge L5 des fünften Rotorsegments relativ zu der Rotorachse 18 auf, die zwischen Stirnseiten des fünften Rotorsegments 68 gemessen wird. Die axiale Länge L5 des fünften Rotorsegments unterscheidet sich von der axialen Länge L4 des vierten Rotorsegments, kann aber gleich der axialen Länge L1 des ersten Rotorsegments sein.
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Das fünfte Rotorsegment 68 definiert eine Vielzahl von fünften Magnettaschen 120, die sich im Wesentlichen durch das fünfte Rotorsegment 68 hindurch erstrecken. Die Vielzahl von fünften Magnettaschen 120 sind in Umfangsrichtung um das fünfte Rotorsegment 68 herum voneinander beabstandet.
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Jede Magnettasche der Vielzahl von fünften Magnettaschen 120 ist zur Aufnahme eines fünften Magnetsatzes 122 angeordnet. Das fünfte Rotorsegment 68 ist mit Bezug auf das vierte Rotorsegment 66 axialsymmetrisch derart angeordnet, dass die fünfte Magnettasche 120 und der fünfte Magnetsatz 122 die vierte Magnettasche 110 und den vierten Magnetsatz 112 zumindest teilweise bedecken, aber die fünfte Magnettasche 120 und der fünfte Magnetsatz 122 sind relativ zu der vierten Magnettasche 110 und dem vierten Magnetsatz 112 nicht abgeschrägt.
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Mit Bezug auf 4 sind die Magnete des fünften Magnetsatzes 122 relativ zueinander unter einem fünften Polkreisbogenwinkel θ5 angeordnet. Der fünfte Polkreisbogenwinkel θ5 unterscheidet sich von dem vierten Polkreisbogenwinkel θ4, kann aber gleich dem ersten Polkreisbogenwinkel θ1 sein. Die Magnete des fünften Magnetsatzes 122 des fünften Rotorsegments 68 können relativ zueinander alle unter dem gleichen fünften Polkreisbogenwinkel angeordnet sein.
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Die Magnete des fünften Magnetsatzes 122 können eine fünfte Magnetlänge Lm5 aufweisen, die sich rechtwinklig zu der Rotorachse 18 erstreckt. Die fünfte Magnetlänge Lm5 unterscheidet sich von der vierten Magnetlänge Lm4, kann aber gleich der ersten Magnetlänge Lm1 sein.
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Die Magnete des fünften Magnetsatzes 122 können eine fünfte Magnetbreite Wm5 aufweisen, die sich parallel zu der Rotorachse 18 erstreckt. Die fünfte Magnetbreite Wm5 unterscheidet sich von der vierten Magnetbreite Wm4, kann aber gleich der ersten Magnetbreite Wm1 sein. Die fünfte Magnetbreite Wm5 ist im Wesentlichen gleich der axialen Länge L5 des fünften Rotorsegments.
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Die Magnete des fünften Magnetsatzes 122 können eine fünfte Magnetdicke Tm5 aufweisen, die sich tangential oder in Umfangsrichtung über die fünfte Magnettasche 120 oder über die fünften Magnete hinweg erstreckt. Die fünfte Magnetdicke Tm5 unterscheidet sich von der vierten Magnetdicke Tm4, kann aber gleich der ersten Magnetdicke Tm1 sein.
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Der Polkreisbogenwinkel kann von einem Rotorsegment der Vielzahl der Rotorsegmenten 40 zu einem anderen variieren. Zusätzlich zu dem variierenden Polkreisbogenwinkel zwischen Rotorsegmenten der Vielzahl von Rotorsegmenten 40 kann die axiale Länge oder Breite der Rotorsegmente sowie die Magnetlänge oder die Magnetdicke von einem Rotorsegment der Vielzahl von Rotorsegmenten zu einem anderen variiert werden. Die Variation dieser Parameter kann Gegen-EMK-Oberwellen und ein Nutrastmoment reduzieren, was zu einer Reduzierung der Drehmomentwelligkeit führt. Zum Beispiel werden speziell EMK-Oberwellen höherer Ordnung (z.B. 5. Ordnung oder größer) aufgrund der Variation und Optimierung des Polkreisbogenwinkels und/oder der axialen Länge jedes Rotorsegments und/oder der Magnetlänge und/oder der Magnetbreite und/oder der Magnetdicke verbessert.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung im Detail in Verbindung mit einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es leicht zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen kann die vorliegende Offenbarung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Veränderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hier im Vorstehenden nicht beschrieben wurden, welche aber mit dem Umfang der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, ist außerdem zu verstehen, dass Aspekte der vorliegenden Offenbarung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen oder Kombinationen der verschiedenen Ausführungsformen enthalten können. Folglich darf die vorliegende Offenbarung nicht so aufgefasst werden, dass sie auf die vorstehende Beschreibung beschränkt ist.
