DE102019117686A1 - Rotor device for an electric machine, in particular for a vehicle drive for an electric vehicle - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotoreinrichtung (1) für eine elektrische Maschine (10) mit einem Rotor (2) umfassend einen Rotorkern (3) und eine den Rotorkern (3) radial umschließende Bandage (4) und eine Mehrzahl von Rotorpolen (12). Die Rotorpole (12) umfassen jeweils wenigstens zwei im Rotorkern (3) vergrabene Magneteinheiten (5), nämlich Innenmagneteinheiten (15), und jeweils wenigstens eine zwischen dem Rotorkern (3) und der Bandage (4) angeordnete Magneteinheit (5), nämlich Oberflächenmagneteinheit (25).The present invention relates to a rotor device (1) for an electrical machine (10) with a rotor (2) comprising a rotor core (3) and a bandage (4) radially surrounding the rotor core (3) and a plurality of rotor poles (12). The rotor poles (12) each comprise at least two magnet units (5) buried in the rotor core (3), namely internal magnet units (15), and each at least one magnet unit (5), namely surface magnet unit, arranged between the rotor core (3) and the bandage (4) (25).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotoreinrichtung für eine elektrische Maschine und insbesondere für einen Fahrzeugantrieb für ein Elektrofahrzeug.The present invention relates to a rotor device for an electrical machine and in particular for a vehicle drive for an electric vehicle.

Für Rotoren von permanent erregten elektrischen Maschinen werden in der Regel sogenannte eingegrabene Permanentmagnete eingesetzt, welche innerhalb eines Rotorkerns eingebettet sind. Dadurch ergibt sich ein günstiger Wirkungsgrad, welcher im Wesentlichen auf der Nutzung des Reluktanzmoments beruht. Um die Drehmomentwelligkeit der Maschine im Betrieb besonders gering zu halten, werden bei solchen Maschinen oft Flussbarrieren eingesetzt. Dazu wird der Rotorkern mit magnetisch nicht oder schlecht leitenden Hohlräumen ausgestattet, welche sich teilweise entlang der Permanentmagnete erstrecken.For rotors of permanently excited electrical machines, so-called buried permanent magnets are generally used, which are embedded within a rotor core. This results in a favorable degree of efficiency which is essentially based on the use of the reluctance torque. In order to keep the torque ripple of the machine particularly low during operation, flux barriers are often used in such machines. For this purpose, the rotor core is equipped with cavities that are not or poorly magnetically conductive, some of which extend along the permanent magnets.

Für eine notwendige mechanische Festigkeit des Rotorkerns sollten diese Hohlräume jedoch möglichst klein bzw. mit einem geringen Querschnitt ausfallen. Um dennoch eine ausreichende Flussbarriere zu ermöglichen, werden daher im Stand der Technik die Hohlräume häufig mit Stegen bzw. Aussteifungen ausgestattet. Die dazu notwendige Ausgestaltung der Hohlräume steht jedoch einer kostengünstigen und wirtschaftlichen Fertigung der Maschine entgegen. Zudem kommt es durch die Stege meist wieder zu erhöhten Streuverlusten an den Magneträndern.For the necessary mechanical strength of the rotor core, however, these cavities should be as small as possible or with a small cross section. In order to still enable a sufficient flow barrier, the cavities are therefore often equipped with webs or stiffeners in the prior art. The configuration of the cavities required for this, however, stands in the way of cost-effective and economical production of the machine. In addition, the webs usually lead to increased scattering losses at the magnet edges.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotor für eine elektrische Maschine mit einer besonders geringen Drehmomentwelligkeit und zugleich mit einer verbesserten mechanischen Festigkeit zur Verfügung zu stellen. Dabei soll der Rotor zugleich auch besonders kostengünstig herstellbar sein.In contrast, it is the object of the present invention to provide a rotor for an electrical machine with a particularly low torque ripple and at the same time with improved mechanical strength. At the same time, the rotor should also be able to be manufactured particularly inexpensively.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rotoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine elektrische Maschine gemäß Anspruch 15. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.This object is achieved by a rotor device with the features of claim 1 and by an electrical machine according to claim 15. Preferred developments of the invention are the subject matter of the subclaims. Further advantages and features of the present invention emerge from the general description and the description of the exemplary embodiment.

Die erfindungsgemäße Rotoreinrichtung ist für eine elektrische Maschine und vorzugsweise für einen Fahrzeugantrieb für ein Elektrofahrzeug vorgesehen. Die Rotoreinrichtung umfasst wenigstens einen Rotor mit wenigstens einem Rotorkern und wenigstens einer den Rotorkern radial umschließenden Bandage. Der Rotor umfasst eine Mehrzahl von Rotorpolen. Die Rotorpole umfassen jeweils wenigstens zwei im Rotorkern vergrabene Magneteinheiten. Diese Magneteinheiten werden nachfolgend als Innenmagneteinheiten bezeichnet. Zudem umfassen die Rotorpole jeweils wenigstens eine zwischen dem Rotorkern und der Bandage angeordnete Magneteinheit. Diese Magneteinheit wird nachfolgend als Oberflächenmagneteinheit bezeichnet.The rotor device according to the invention is provided for an electric machine and preferably for a vehicle drive for an electric vehicle. The rotor device comprises at least one rotor with at least one rotor core and at least one bandage radially surrounding the rotor core. The rotor includes a plurality of rotor poles. The rotor poles each include at least two magnet units buried in the rotor core. These magnet units are hereinafter referred to as indoor magnet units. In addition, the rotor poles each include at least one magnet unit arranged between the rotor core and the bandage. This magnet unit is hereinafter referred to as a surface magnet unit.

Die erfindungsgemäße Rotoreinrichtung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Bandage. Durch die Bandagierung des Rotorkerns wird trotz der eingegrabenen Magneteinheiten eine besonders hohe mechanische Festigkeit bzw. Drehzahlfestigkeit erreicht. Zudem bietet die Bandage eine vorteilhafte Möglichkeit zur sicheren und unaufwendigen Anordnung der Oberflächenmagneteinheiten. Zudem bietet die erfindungsgemäße Kombination aus Innenmagneteinheiten und Oberflächenmagneteinheiten erhebliche Vorteile. Dadurch bietet die Erfindung einen besonders vorteilhaften Wirkungsgrad aufgrund der Nutzung des Reluktanzmoments und gleichzeitig eine erheblich verbesserte mechanische Festigkeit und zudem auch eine höhere Leistung aufgrund der besonders geringen Streuverluste. Besonders vorteilhaft ist auch, dass die Erfindung besonders unaufwendig und kostengünstig hergestellt werden kann. So kann durch die Bandage und die Kombination der verschiedenen Magneteinheiten auf die üblicherweise vorgesehenen komplexen Flussbarrieren verzichtet werden.The rotor device according to the invention offers many advantages. The bandage offers a considerable advantage. Due to the bandaging of the rotor core, a particularly high mechanical strength or speed stability is achieved despite the buried magnet units. In addition, the bandage offers an advantageous option for a safe and inexpensive arrangement of the surface magnet units. In addition, the combination according to the invention of internal magnet units and surface magnet units offers considerable advantages. As a result, the invention offers a particularly advantageous degree of efficiency due to the use of the reluctance torque and, at the same time, a considerably improved mechanical strength and also a higher performance due to the particularly low scatter losses. It is also particularly advantageous that the invention can be produced in a particularly inexpensive and cost-effective manner. The bandage and the combination of the various magnet units mean that the complex flow barriers usually provided can be dispensed with.

Vorzugsweise sind die Innenmagneteinheiten jeweils eines Rotorpols wenigstens teilweise V-förmig zueinander angeordnet. Insbesondere öffnet sich die V-förmige Anordnung zu einer Rotoraußenfläche hin. Insbesondere sind die Innenmagneteinheiten dabei an einer Mittelachse des Rotorpols gespiegelt angeordnet. Insbesondere bezieht sich die V-förmige Anordnung der Magneteinheiten auf ihre Längsachsen und/oder auf ihre radialen Ausdehnungsachsen.The internal magnet units of each rotor pole are preferably arranged at least partially in a V-shape to one another. In particular, the V-shaped arrangement opens towards an outer rotor surface. In particular, the internal magnet units are mirrored on a central axis of the rotor pole. In particular, the V-shaped arrangement of the magnet units relates to their longitudinal axes and / or to their radial expansion axes.

Es ist möglich, dass die Innenmagneteinheiten in wenigstens zwei Lagen oder mehrlagig V-förmig angeordnet sind. Möglich ist auch eine einlagige Anordnung. Vorzugsweise ist die Oberflächenmagneteinheit in einem Bereich angeordnet, welcher sich zwischen den V-förmig angeordneten Innenmagneteinheiten oder den von ihnen ausgehenden gedachten Verlängerungsachsen erstreckt. Das bietet besondere Vorteile.It is possible for the internal magnet units to be arranged in at least two layers or in multiple layers in a V-shape. A single-layer arrangement is also possible. The surface magnet unit is preferably arranged in an area which extends between the V-shaped internal magnet units or the imaginary extension axes emanating from them. This offers particular advantages.

Insbesondere sind die Magneteinheiten jeweils eines Rotorpols winkelig zum Radius des Rotors angeordnet. Insbesondere sind die Innenmagneteinheiten nicht radial angeordnet. Es ist möglich, dass die Innenmagneteinheiten entlang einer Sekante angeordnet sind. Dadurch werden besonders Vorteilhafte magnetische Eigenschaften erreicht.In particular, the magnet units of each rotor pole are arranged at an angle to the radius of the rotor. In particular, the internal magnet units are not arranged radially. It is possible that the internal magnet units are arranged along a secant. In this way, particularly advantageous magnetic properties are achieved.

Es ist möglich, dass zwischen den Innenmagneteinheiten jeweils eines Rotorpols wenigstens eine weitere Innenmagneteinheit angeordnet ist. Die weitere Innenmagneteinheit ist insbesondere quer zu den wenigstens zwei Innenmagneteinheiten des jeweiligen Rotorpols angeordnet, sodass ich vorzugsweise eine wannenförmige Anordnung für die Innenmagneteinheiten erkenne. Insbesondere erstreckt sich die weitere Innenmagneteinheit zwischen den radial weiter innen im Rotorkern liegenden Enden der V-förmig zueinander angeordneten Innenmagneteinheiten. Insbesondere ist die weitere Innenmagneteinheit zwischen zwei V-förmig zueinander angeordneten Innenmagneteinheiten angeordnet. Insbesondere ist die weitere Innenmagneteinheit tangential ausgerichtet. Vorzugsweise ist die weitere Innenmagneteinheit gegenüber einer Tangente des Rotorkerns in den Rotorkern zurückversetzt.It is possible for at least one further internal magnet unit to be arranged between the internal magnet units in each case of a rotor pole. The further internal magnet unit is in particular arranged transversely to the at least two internal magnet units of the respective rotor pole, so that I can see a trough-shaped arrangement for the internal magnet units. In particular, the further internal magnet unit extends between the ends of the internal magnet units which are arranged in a V-shape relative to one another and are located radially further inside in the rotor core. In particular, the further internal magnet unit is arranged between two internal magnet units arranged in a V-shape relative to one another. In particular, the further internal magnet unit is oriented tangentially. The further internal magnet unit is preferably set back into the rotor core with respect to a tangent of the rotor core.

Es ist möglich, dass die Innenmagneteinheiten in wenigstens zwei Lagen oder mehrlagig wannenförmig angeordnet sind. Es ist möglich und bevorzugt, dass die Rotorpole jeweils wenigstens eine Kombination aus einer V-förmigen oder einer wannenförmigen Anordnung von Innenmagneteinheiten mit wenigstens einer V-förmigen oder einer wannenförmigen Anordnung von Innenmagneteinheiten umfassen. Beispielsweise kann eine zweilagige Anordnung vorgesehen sein, welche eine V-förmige und eine wannenförmige Anordnung umfasst.It is possible for the internal magnet units to be arranged in a trough shape in at least two layers or in multiple layers. It is possible and preferred that the rotor poles each comprise at least one combination of a V-shaped or a trough-shaped arrangement of internal magnet units with at least one V-shaped or a trough-shaped arrangement of internal magnet units. For example, a two-layer arrangement can be provided which comprises a V-shaped and a trough-shaped arrangement.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass sich wenigstens ein Teil der Innenmagneteinheiten und vorzugsweise alle Innenmagneteinheiten jeweils mit wenigstens einem Ende in jeweils wenigstens eine Flussbarriere erstrecken. Insbesondere werden die Flussbarrieren durch jeweils wenigstens eine Ausnehmung im Rotorkern bereitgestellt. Insbesondere umfasst der Rotorkern für jede Magneteinheit, insbesondere für die Innenmagneteinheiten und/oder Oberflächenmagneteinheiten, jeweils wenigstens eine Flussbarriere. Besonders bevorzugt sind dabei die Ausnehmungen von benachbarten Magneteinheiten miteinander verbunden und insbesondere nicht durch einen Steg bzw. Stützstruktur abgetrennt. Möglich ist aber auch, dass zwischen benachbarten Ausnehmungen wenigstens ein Steg vorgesehen ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Steg insbesondere jede geeignete Verstärkungsstruktur zur Aussteifung von Ausnehmungen bzw. Hohlräumen im Rotorkern verstanden.In all configurations, it is preferred that at least some of the internal magnet units and preferably all of the internal magnet units each extend with at least one end into at least one flux barrier. In particular, the flow barriers are each provided by at least one recess in the rotor core. In particular, the rotor core comprises at least one flux barrier for each magnet unit, in particular for the internal magnet units and / or surface magnet units. The recesses of adjacent magnet units are particularly preferably connected to one another and in particular not separated by a web or support structure. However, it is also possible for at least one web to be provided between adjacent recesses. In the context of the present invention, a web is understood to mean, in particular, any suitable reinforcing structure for stiffening recesses or cavities in the rotor core.

Dabei ist es ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass auf Stege verzichtet wird oder die Stege besonders dünn bzw. schmal ausgeführt werden können, ohne dass es zu einer ungünstigen Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit des Rotors kommt. Durch die fehlenden bzw. sehr dünnen Stege kann eine verbesserte Leistung aufgrund der nur sehr geringen Streuverluste erzielt werden. Zugleich bietet die Erfindung dabei auch die Vorteile von eingegrabenen Magneteinheiten.It is a particular advantage of the invention that webs are dispensed with or that the webs can be made particularly thin or narrow, without the mechanical strength of the rotor being adversely affected. Due to the missing or very thin webs, an improved performance can be achieved due to the very low scattering losses. At the same time, the invention also offers the advantages of buried magnet units.

Vorzugsweise umfassen die Rotorpole jeweils wenigstens eine als Flussbarriere dienende Innenausnehmung. In die Innenausnehmung erstrecken sich insbesondere benachbarte Enden von wenigstens zwei vorzugsweise V-förmig zueinander angeordneten Innenmagneteinheiten. Insbesondere erstrecken sich in die Innenausnehmung benachbarte Enden von wenigstens zwei an einer Mittelachse des Rotorpols gespiegelten Innenmagneteinheiten. Insbesondere erstrecken sich diejenigen Enden der Innenmagneteinheiten in die Innenausnehmung, welche nach radial innen zeigen bzw. zur Drehachse des Rotors gewandt sind. Insbesondere ist die Innenausnehmung nicht unterteilt. Vorzugsweise ist die Innenausnehmung durchgehend ausgebildet. Insbesondere ist in der Innenausnehmung kein Steg angeordnet. Insbesondere ist für jeweils wenigstens zwei Innenmagneteinheiten eine gemeinsame Ausnehmung vorgesehen. Die Innenausnehmung kann auch als Hohlraum bezeichnet werden.The rotor poles each preferably comprise at least one inner recess serving as a flow barrier. In particular, adjacent ends of at least two internal magnet units which are preferably arranged in a V-shape relative to one another extend into the internal recess. In particular, adjacent ends of at least two internal magnet units mirrored on a central axis of the rotor pole extend into the internal recess. In particular, those ends of the internal magnet units which point radially inward or which face the axis of rotation of the rotor extend into the internal recess. In particular, the inner recess is not divided. The inner recess is preferably designed to be continuous. In particular, no web is arranged in the inner recess. In particular, a common recess is provided for at least two internal magnet units. The inner recess can also be referred to as a cavity.

Mit einer solchen Innenausnehmung können Streuverluste nahezu vollständig vermieden werden bzw. erheblich reduziert werden, sodass es zu einer deutlichen Verbesserung der Leistung der elektrischen Maschine kommt. Zudem kann eine solche Innenausnehmung besonders unaufwendig hergestellt werden. Insbesondere werden die Flussbarrieren für zwei vorzugsweise V-förmig zueinander angeordnete Innenmagneteinheiten jeweils eines Rotorpols durch wenigstens eine gemeinsame Ausnehmung bereitgestellt, welche vorzugsweise nicht durch einen Steg unterbrochen ist.With such an inner recess, leakage losses can be almost completely avoided or significantly reduced, so that there is a significant improvement in the performance of the electrical machine. In addition, such an inner recess can be produced in a particularly inexpensive manner. In particular, the flux barriers for two preferably V-shaped internal magnet units of a rotor pole are provided by at least one common recess, which is preferably not interrupted by a web.

Es ist möglich, dass sich die benachbarten Enden der insbesondere V-förmig zueinander angeordneten Innenmagneteinheiten in jeweils wenigstens eine als Ausnehmung ausgebildete Flussbarriere erstrecken. Dann ist vorzugsweise zwischen den Ausnehmungen wenigstens ein Steg vorgesehen. Vorzugsweise ist der Steg dünner bzw. schmaler als ein Viertel oder Achtel oder Zehntel oder Zwölftel oder auch Zwanzigstel wenigstens einer Ausdehnung der Innenmagneteinheiten und insbesondere einer Stärke oder Breite der Innenmagneteinheiten ausgeführt. Der Steg kann z. B. dünner bzw. schmaler als ein 5 mm oder 3 mm oder 2 mm oder 1 mm sein. Der Steg kann auch stärker ausgeführt sein. Besonders bevorzugt verläuft der Steg entlang einer Mittelachse des Rotorpols.It is possible for the adjacent ends of the internal magnet units, which are in particular arranged in a V-shape to one another, to each extend in at least one flux barrier designed as a recess. At least one web is then preferably provided between the recesses. The web is preferably made thinner or narrower than a quarter or eighth or tenth or twelfth or even twentieth of at least one dimension of the internal magnet units and in particular a thickness or width of the internal magnet units. The web can z. B. thinner or narrower than a 5 mm or 3 mm or 2 mm or 1 mm. The web can also be made stronger. The web particularly preferably runs along a central axis of the rotor pole.

Vorzugsweise weisen die Rotorpole jeweils wenigstens eine als Flussbarriere dienende Oberflächenausnehmung auf. Insbesondere erstreckt sich die Oberflächenausnehmung von wenigstens einem Ende wenigstens einer Innenmagneteinheit bis zur Oberfläche des Rotorkerns. Insbesondere tritt die Oberflächenausnehmung an der Oberfläche des Rotorkerns aus dem Rotorkern aus. Es ist möglich und bevorzugt, dass eine Austrittsöffnung der Oberflächenausnehmung an der Oberfläche des Rotorkerns durch die Bandage abgedeckt ist. Insbesondere erstreckt sich die Oberflächenausnehmung von einem radial äußeren Ende bzw. von einem zu einer Rotoraußenfläche gewandten Ende der Innenmagneteinheit bis zur Oberfläche des Rotorkerns. Eine solche durchgehende Oberflächenausnehmung bietet besonders geringe Streuverluste. Durch die den Rotorkern umgebende Bandage muss die Oberflächenausnehmung nicht mit einem Steg abgeschlossen werden und kann nach außen offen bleiben. Die Oberflächenausnehmung kann als Bohrung oder Einstich ausgebildet sein.The rotor poles preferably each have at least one surface recess serving as a flux barrier. In particular, the surface recess extends from at least one end of at least one internal magnet unit to the surface of the rotor core. In particular, the Surface recess on the surface of the rotor core from the rotor core. It is possible and preferred that an outlet opening of the surface recess on the surface of the rotor core is covered by the bandage. In particular, the surface recess extends from a radially outer end or from an end of the inner magnet unit facing toward an outer rotor surface to the surface of the rotor core. Such a continuous surface recess offers particularly low scattering losses. Due to the bandage surrounding the rotor core, the surface recess does not have to be closed with a web and can remain open to the outside. The surface recess can be designed as a bore or recess.

Es ist möglich, dass als Flussbarriere für die radial äußeren Enden der Innenmagneteinheiten eine insbesondere oberflächennahe Ausnehmung vorgesehen ist, welche mit einem Steg wenigstens teilweise verschlossen ist. Insbesondere verläuft der Steg dabei entlang einer Umfangslinie des Rotorkerns. Insbesondere erstreckt sich der Steg in tangentialer Richtung. Dabei ist der Steg vorzugsweise wie zuvor für den radial weiter innen liegenden Steg beschrieben ausgebildet.It is possible that as a flux barrier for the radially outer ends of the internal magnet units, a recess, in particular near the surface, is provided, which is at least partially closed with a web. In particular, the web runs along a circumferential line of the rotor core. In particular, the web extends in the tangential direction. The web is preferably designed as described above for the web lying further radially inward.

Vorzugsweise sind die Innenmagneteinheiten jeweils durch wenigstens eine Haltestruktur des Rotorkerns formschlüssig gegen ein Herausschleudern und/oder ein Hineinwandern in eine Flussbarriere und/oder ein unerwünschtes Bewegen im Rotorkern gesichert. Insbesondere liegen die Innenmagneteinheiten dabei in einem betriebsgemäßen Zustand formschlüssig an der Haltestruktur an. Insbesondere ist die Haltestruktur einstückig mit dem Rotorkern ausgebildet. Beispielsweise ist die Haltestruktur als einer Haltenase oder Verengung oder Vorsprung oder dergleichen ausgebildet. Das bietet eine unaufwendige und zuverlässige Fixierung der Innenmagneteinheiten.The internal magnet units are preferably each secured in a form-fitting manner by at least one holding structure of the rotor core against being thrown out and / or migrating into a flux barrier and / or undesired movement in the rotor core. In particular, the internal magnet units are in a form-fitting manner against the holding structure in an operational state. In particular, the holding structure is designed in one piece with the rotor core. For example, the holding structure is designed as a holding lug or constriction or projection or the like. This offers an inexpensive and reliable fixation of the internal magnet units.

In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Oberflächenmagneteinheiten an einer radialen Außenseite des Rotorkerns anliegend angeordnet sind. Bevorzugt ist auch, dass die Oberflächenmagneteinheiten an der Bandage anliegend angeordnet sind. Insbesondere sind die Oberflächenmagneteinheiten zwischen dem Rotorkern und der Bandage eingespannt. Insbesondere sind die Oberflächenmagneteinheiten in einer nach radial außen offenen Vertiefung des Rotorkerns wenigstens teilweise eingesetzt. Insbesondere sind die gegenüber einer gedachten Umfangslinie des Rotors bzw. des Rotorkerns zurückversetzt angeordnet. Insbesondere ist die Bandage dazu geeignet und ausgebildet, den Rotorkern mechanisch zu verstärken und z. B. Ausnehmungen im Rotorkern zu kompensieren.In all of the configurations, it is particularly preferred that the surface magnet units are arranged in contact with a radial outside of the rotor core. It is also preferred that the surface magnet units are arranged adjacent to the bandage. In particular, the surface magnet units are clamped between the rotor core and the bandage. In particular, the surface magnet units are at least partially inserted in a recess in the rotor core that is open radially outward. In particular, they are arranged set back with respect to an imaginary circumferential line of the rotor or the rotor core. In particular, the bandage is suitable and designed to mechanically reinforce the rotor core and, for. B. to compensate for recesses in the rotor core.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Oberflächenmagneteinheiten jeweils in einer tangentialen Ausrichtung angeordnet. Insbesondere sind die Oberflächenmagneteinheiten dabei in einer Vertiefung einer Außenseite des Rotorkerns angeordnet. Dabei wird unter einer tangentialen Ausrichtung insbesondere auch eine solche Ausrichtung der Oberflächenmagneteinheiten verstanden, bei der die Oberflächenmagneteinheiten parallel zu einer Tangente des Rotorkerns angeordnet sind. Insbesondere verläuft wenigstens eine Ausdehnungsachse und insbesondere eine Längsachse und/oder eine Querachse und/oder eine quer zur Drehachse des Rotors verlaufende Achse tangential und insbesondere parallel zu einer Tangente und/oder Sekante des Rotorkerns.In a particularly advantageous embodiment, the surface magnet units are each arranged in a tangential orientation. In particular, the surface magnet units are arranged in a recess on an outside of the rotor core. In this context, a tangential alignment is also understood to mean, in particular, an alignment of the surface magnet units in which the surface magnet units are arranged parallel to a tangent of the rotor core. In particular, at least one expansion axis and in particular a longitudinal axis and / or a transverse axis and / or an axis extending transversely to the axis of rotation of the rotor runs tangentially and in particular parallel to a tangent and / or secant of the rotor core.

Insbesondere ist wenigstens in Umfangsrichtung vor und/oder hinter den jeweiligen Oberflächenmagneteinheiten jeweils wenigstens eine Flussbarriere angeordnet. Insbesondere ist die Flussbarriere in bestimmungsgemäßer Drehrichtung des Rotors den Oberflächenmagneteinheiten vorgelagert und/oder nachgelagert. Vorzugsweise wird die Flussbarriere durch wenigstens eine Aussparung im Rotorkern bereitgestellt. Vorzugsweise ist die Aussparung in der Vertiefung angeordnet, in welcher die Oberflächenmagneteinheiten an der Außenseite des Rotorkerns angeordnet sind. Beispielsweise kann die Aussparung dadurch bereitgestellt werden, dass die Vertiefung breiter und/oder länger als die Oberflächenmagneteinheiten ausgebildet ist. Das bietet eine zuverlässige und zugleich besonders unaufwendige Reduzierung von Streuverlusten. In particular, at least one flux barrier is arranged in front of and / or behind the respective surface magnet units at least in the circumferential direction. In particular, the flux barrier is upstream and / or downstream of the surface magnet units in the intended direction of rotation of the rotor. The flow barrier is preferably provided by at least one recess in the rotor core. The recess is preferably arranged in the recess in which the surface magnet units are arranged on the outside of the rotor core. For example, the recess can be provided in that the depression is wider and / or longer than the surface magnet units. This offers a reliable and at the same time particularly inexpensive reduction of wastage.

Zudem ist die Außenseite des Rotorkerns besonders leicht zugänglich, sodass die Aussparung besonders unaufwendig hergestellt werden kann.In addition, the outside of the rotor core is particularly easily accessible, so that the recess can be produced in a particularly inexpensive manner.

In einer fortlaufenden Ausgestaltung ist wenigstens in Umfangsrichtung vor und/oder hinter den jeweiligen Oberflächenmagneteinheiten jeweils wenigstens eine Haltestruktur des Rotorkerns angeordnet. An der Haltestruktur ist vorzugsweise die jeweilige Oberflächenmagneteinheit formschlüssig abstützbar bzw. abgestützt. Das bietet eine zuverlässige und unaufwendige Abstützung der Oberflächenmagneteinheiten auch bei hohen Drehzahlen. Besonders bevorzugt ist die Haltestruktur als ein Vorsprung ausgebildet. Insbesondere ist die Haltestruktur einstückig mit dem Rotorkern ausgebildet. Insbesondere ist die Haltestruktur in bestimmungsgemäßer Drehrichtung des Rotors vor und/oder hinter den Oberflächenmagneteinheiten angeordnet. Insbesondere steht die Haltestruktur nicht über die Umfangslinie des Rotorkerns hinaus. Insbesondere ist die Haltestruktur gegenüber der Umfangslinie zurückversetzt. Insbesondere steht die Haltestruktur in der Vertiefung für die Aufnahme der Oberflächenmagneteinheiten nach radial außen hervor. Insbesondere ist die Haltestruktur in der für die Flussbarriere vorgesehenen Aussparung angeordnet.In a continuous embodiment, at least one holding structure of the rotor core is arranged at least in the circumferential direction in front of and / or behind the respective surface magnet units. The respective surface magnet unit can preferably be supported or supported in a form-fitting manner on the holding structure. This offers reliable and inexpensive support for the surface magnet units even at high speeds. The holding structure is particularly preferably designed as a projection. In particular, the holding structure is designed in one piece with the rotor core. In particular, the holding structure is arranged in front of and / or behind the surface magnet units in the intended direction of rotation of the rotor. In particular, the holding structure does not protrude beyond the circumferential line of the rotor core. In particular, the holding structure is set back with respect to the circumferential line. In particular, the holding structure in the recess for receiving the surface magnet units protrudes radially outward. In particular, the Holding structure arranged in the recess provided for the flow barrier.

Vorzugsweise sind die Oberflächenmagneteinheiten und/oder Innenmagneteinheiten radial aufmagnetisiert. Möglich und bevorzugt ist auch, dass die Oberflächenmagneteinheiten und/oder Innenmagneteinheiten parallel aufmagnetisiert sind.The surface magnet units and / or internal magnet units are preferably magnetized radially. It is also possible and preferred for the surface magnet units and / or internal magnet units to be magnetized in parallel.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Oberflächenmagneteinheiten parallelflankig ausgebildet. Vorteilhaft und bevorzugt ist auch, dass die Oberflächenmagneteinheiten an ihren Oberseiten und Unterseiten mit verschiedenen Radien ausgebildet sind. Möglich ist, dass die Oberflächenmagneteinheit wenigstens an ihrer radialen Außenseite den gleichen Radius wie der Umfang des Rotors aufweist. Die Oberflächenmagneteinheiten können an ihren Oberseiten und Unterseiten auch mit gleichen Radien ausgebildet sein. Die Oberseite zeigt insbesondere nach radial außen bzw. zur Bandage. Die Unterseite zeigt insbesondere nach radial innen bzw. zur Drehachse des Rotors.In a particularly advantageous embodiment, the surface magnet units are designed with parallel flanks. It is also advantageous and preferred that the surface magnet units are designed with different radii on their upper sides and lower sides. It is possible for the surface magnet unit to have the same radius as the circumference of the rotor, at least on its radial outside. The surface magnet units can also have the same radii on their upper sides and lower sides. The upper side points in particular radially outwards or towards the bandage. The underside points in particular radially inwards or towards the axis of rotation of the rotor.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Oberflächenmagneteinheiten wenigstens durch die Bandage an dem Rotorkern befestigt sind. Insbesondere sind die Oberflächenmagneteinheiten gegen Lösen vom Rotor bzw. Herausschleudern aus der Vertiefung des Rotorkerns durch die Bandage gesichert. Es ist möglich, dass zusätzlich zu der Bandage auch weitere Befestigungspunkte vorgesehen sind. Möglich ist auch, dass die Befestigung der Oberflächenmagneteinheiten am Rotorkern allein durch die Bandage erfolgt.In all of the configurations it is preferred that the surface magnet units are attached to the rotor core at least by the bandage. In particular, the surface magnet units are secured against loosening from the rotor or being thrown out of the recess of the rotor core by the bandage. It is possible that further fastening points are provided in addition to the bandage. It is also possible that the surface magnet units are fastened to the rotor core solely by the bandage.

Vorzugsweise ist die Bandage aus Metall gefertigt oder umfasst wenigstens ein solches. Bevorzugt ist auch, dass die Bandage aus einem Faserverbundwerkstoff und beispielsweise einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt ist oder wenigstens einen solchen umfasst. Die Bandage kann auch aus anderen Werkstoffen gefertigt sein.The bandage is preferably made of metal or comprises at least one such. It is also preferred that the bandage is made of a fiber composite material and, for example, a fiber-reinforced plastic, or at least comprises one such. The bandage can also be made of other materials.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist insbesondere als ein Fahrzeugantrieb, insbesondere Elektromotor, für ein Elektrofahrzeug ausgebildet. Die elektrische Maschine umfasst wenigstens eine Rotoreinrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde.The electrical machine according to the invention is designed in particular as a vehicle drive, in particular an electric motor, for an electric vehicle. The electrical machine comprises at least one rotor device as described above.

Die elektrische Maschine ist insbesondere als ein Elektromotor ausgebildet. Die elektrische Maschine kann auch als ein Generator ausgebildet sein. Die Maschine umfasst insbesondere einen Stator, in welchem der Rotor drehbar aufgenommen ist. Die Rotoreinrichtung kann eine Rotorwelle und/oder wenigstens eine Spule und/oder elektrische Kontaktierungen oder weitere Komponenten umfassen. Der Rotorkern kann wenigstens ein Blech umfassen. Insbesondere ist der Rotorkern als ein Blechpaket ausgebildet oder umfasst wenigstens ein solches. Insbesondere sind den Rotorpolen jeweils eine definierte Anzahl von Magneteinheiten zugeordnet. Insbesondere ist den Rotorpolen jeweils ein definierter Abschnitt des Rotorkerns zugeordnet. Vorzugsweise sind alle Magneteinheiten und insbesondere wenigstens die Innenmagneteinheiten und/oder die Oberflächenmagneteinheiten als Permanentmagnete ausgebildet oder umfassen jeweils wenigstens einen solchen. Insbesondere sind alle Magneteinheiten innerhalb des von der Bandage gebildeten Umfangs angeordnet.The electric machine is designed in particular as an electric motor. The electrical machine can also be designed as a generator. The machine includes in particular a stator in which the rotor is rotatably received. The rotor device can comprise a rotor shaft and / or at least one coil and / or electrical contacts or further components. The rotor core can comprise at least one sheet metal. In particular, the rotor core is designed as a laminated core or at least includes one. In particular, the rotor poles are each assigned a defined number of magnet units. In particular, a defined section of the rotor core is assigned to each of the rotor poles. All magnet units and in particular at least the internal magnet units and / or the surface magnet units are preferably designed as permanent magnets or each include at least one such. In particular, all magnet units are arranged within the circumference formed by the bandage.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.Further advantages and features of the present invention emerge from the exemplary embodiments which are explained below with reference to the accompanying figures.

In den Figuren zeigen:

  • 1 eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Rotoreinrichtung einer elektrischen Maschine in einer geschnittenen Vorderansicht;
  • 2 eine weitere erfindungsgemäße Rotoreinrichtung in einer geschnittenen Vorderansicht;
  • 3 eine weitere erfindungsgemäße Rotoreinrichtung in einer geschnittenen Vorderansicht; und
  • 4 eine weitere erfindungsgemäße Rotoreinrichtung in einer geschnittenen Vorderansicht.
In the figures show:
  • 1 a highly schematic representation of a rotor device according to the invention of an electrical machine in a sectional front view;
  • 2 a further rotor device according to the invention in a sectional front view;
  • 3 a further rotor device according to the invention in a sectional front view; and
  • 4th a further rotor device according to the invention in a sectional front view.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Rotoreinrichtung 1, wie sie zum Beispiel bei einer hier nicht näher dargestellten erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 10 eingesetzt werden kann. Die hier gezeigte Rotoreinrichtung 1 kann zum Beispiel Teil eines hier nicht näher gezeigten Fahrzeugantriebs bzw. Fahrmotors 100 eines Elektrofahrzeugs sein. Die Maschine 10 ist dabei eine permanenterregte Synchronmaschine. 1 shows a rotor device according to the invention 1 such as, for example, in an electrical machine according to the invention, not shown here 10 can be used. The rotor device shown here 1 can, for example, be part of a vehicle drive or traction motor not shown here 100 of an electric vehicle. The machine 10 is a permanently excited synchronous machine.

Die Rotoreinrichtung 1 umfasst einen Rotor 2, welcher zur besseren Veranschaulichung hier nur ausschnittsweise dargestellt ist. Der Rotor 2 ist hier in einer geschnittenen axialen Ansicht mit Blick in Richtung der betriebsgemäß vorgesehenen Rotationsachse der Rotoreinrichtung 1 gezeigt.The rotor device 1 includes a rotor 2 , which is shown here only in part for better illustration. The rotor 2 is here in a sectional axial view looking in the direction of the operationally provided rotational axis of the rotor device 1 shown.

Der Rotor 2 umfasst zum Beispiel sechs oder acht oder zehn oder auch mehr Rotorpole 12, von denen hier ein Rotorpol 12 genauer dargestellt ist, während die beiden benachbarten Rotorpole 12 nur skizzenhaft angedeutet sind.The rotor 2 includes, for example, six or eight or ten or even more rotor poles 12th , one of which here is a rotor pole 12th is shown in more detail, while the two adjacent rotor poles 12th are only indicated in a sketch.

Der Rotor 2 umfasst einen Rotorkern 3 und eine den Rotorkern 3 radial umschließende Bandage 4. Der Rotorpol 12 weist hier zum Beispiel drei Magneteinheiten 5 auf, umfassend zwei im Rotorkern 3 vergrabene Innenmagneteinheiten 15 und eine Oberflächenmagneteinheit 25. Die Oberflächenmagneteinheit 25 ist zwischen dem Rotorkern 3 und der Bandage 4 angeordnet. Die restlichen Rotorpole 12 sind in analoger Weise aufgebaut. Die Magneteinheiten 5 werden hier durch Permanentmagnete bereitgestellt oder umfassen solche. Zwischen dem Rotorkern 3 bzw. der Bandage 4 und einem hier nicht näher dargestellten Stator der Maschine 10 ist insbesondere Luftspalt vorgesehen.The rotor 2 includes a rotor core 3 and one the rotor core 3 radially surrounding bandage 4th . The rotor pole 12th has three here, for example Magnet units 5 on, comprising two in the rotor core 3 buried indoor magnet units 15th and a surface magnet unit 25th . The surface magnet unit 25th is between the rotor core 3 and the bandage 4th arranged. The remaining rotor poles 12th are structured in an analogous manner. The magnet units 5 are provided here by permanent magnets or include such. Between the rotor core 3 or the bandage 4th and a stator of the machine not shown here 10 in particular, an air gap is provided.

Die Innenmagneteinheiten 15 sind hier V-förmig zueinander angeordnet. Dazu sind die Innenmagneteinheiten hier winkelig zum Radius bzw. zur hier gestrichelt dargestellten Mittelachse 22 des Rotorpols 12 angeordnet. Die Innenmagneteinheiten 15 sind an der Mittelachse 22 gespiegelt.The indoor magnet units 15th are arranged here in a V-shape to one another. For this purpose, the internal magnet units are here at an angle to the radius or to the central axis shown here in dashed lines 22nd of the rotor pole 12th arranged. The indoor magnet units 15th are on the central axis 22nd mirrored.

In einer hier nur stark schematisch angedeuteten Ausgestaltung kann eine weitere Innenmagneteinheit 35 vorgesehen sein. Diese ist dann beispielsweise zwischen den beiden V-förmig angeordneten Innenmagneteinheiten 15 angeordnet. Dann sind die beiden Innenmagneteinheiten 15 weiter voneinander beabstandet, sodass sich zwischen ihren radial innen liegenden Enden ein entsprechender Freiraum ergibt, in welchem die weitere Innenmagneteinheit 35 Platz finden kann. Die weitere Innenmagneteinheit 35 ist beispielsweise tangential bzw. quer zu den anderen Innenmagneteinheiten 15 angeordnet, sodass sich eine wannenförmige Anordnung ergibt. Es können noch weitere Innenmagneteinheiten vorgesehen sein, sodass sich beispielsweise eine mehrlagige V-förmige und/oder wannenförmige Anordnung ergibt.In an embodiment which is only indicated very schematically here, a further internal magnet unit can be used 35 be provided. This is then for example between the two V-shaped internal magnet units 15th arranged. Then the two indoor magnet units are 15th further spaced from one another, so that between their radially inner ends there is a corresponding free space in which the further internal magnet unit 35 Can find space. The other indoor magnet unit 35 is, for example, tangential or transverse to the other internal magnet units 15th arranged so that a tub-shaped arrangement results. Further internal magnet units can also be provided so that, for example, a multilayer V-shaped and / or trough-shaped arrangement results.

Die Oberflächenmagneteinheit 25 liegt hier sowohl an der radialen Außenseite des Rotorkerns 3 als auch an der Bandage 4 an. Dabei weist der Rotorkern 3 an seiner Außenseite eine Vertiefung 13 auf, in welche die Oberflächenmagneteinheit 25 eingesetzt ist. Die Oberflächenmagneteinheit 25 ist hier tangential ausgerichtet.The surface magnet unit 25th lies here both on the radial outside of the rotor core 3 as well as on the bandage 4th at. The rotor core has 3 a depression on its outside 13th on which the surface magnet unit 25th is used. The surface magnet unit 25th is aligned tangentially here.

Dabei ist die Oberflächenmagneteinheit 25 hier mit unterschiedlichen Radien an der Oberseite und Unterseite ausgebildet. Die Unterseite kann auch flach bzw. eben ausgebildet sein. Die Oberseite weist einen Radius auf, welcher an den Umfang des Rotors 2 bzw. an den Radius der Bandage 4 angepasst ist. Dabei steht die Oberflächenmagneteinheit 25 hier nicht über den Umfang des Rotorkerns 3 hervor.Here is the surface magnet unit 25th formed here with different radii on the top and bottom. The underside can also be flat or planar. The top has a radius that fits the circumference of the rotor 2 or the radius of the drum 4th is adapted. The surface magnet unit is standing by 25th here not over the circumference of the rotor core 3 emerged.

In der Vertiefung 13 ist hier eine als Vorsprung ausgebildete Haltestruktur 7 angeordnet. Die Haltestruktur 7 dient zum formschlüssigen Abstützen der Oberflächenmagneteinheit 25. Dabei ist in Umfangsrichtung vor und hinter der Oberflächenmagneteinheit 25 jeweils ein Vorsprung angeordnet.In the recess 13th here is a holding structure designed as a projection 7th arranged. The support structure 7th serves to support the surface magnet unit with a positive fit 25th . It is in the circumferential direction in front of and behind the surface magnet unit 25th each arranged a projection.

Zur Reduzierung von Streuverlusten ist der Rotorkern 3 hier mit magnetischen Flussbarrieren 6 ausgestattet. Für die Oberflächenmagneteinheit 25 sind dazu Aussparungen 36 im Rotorkern 3 vorgesehen. Dabei ist hier in Umfangsrichtung vor und hinter der Oberflächenmagneteinheit 25 jeweils eine Aussparung 36 als Flussbarriere 6 vorgesehen. Möglich ist auch, dass angrenzend an die Oberflächenmagneteinheit 25 weitere Aussparungen im Rotorkern 3 angeordnet sind.The rotor core is used to reduce wastage 3 here with magnetic flux barriers 6th fitted. For the surface magnet unit 25th are also cutouts 36 in the rotor core 3 intended. It is here in the circumferential direction in front of and behind the surface magnet unit 25th one recess each 36 as a river barrier 6th intended. It is also possible that it is adjacent to the surface magnet unit 25th further recesses in the rotor core 3 are arranged.

Für die Innenmagneteinheiten 15 sind hier als Flussbarrieren 6 eine Innenausnehmung 16 und zwei Oberflächenausnehmungen 26 vorgesehen. In die Innenausnehmung 16 erstrecken sich beide radial inneren Enden der Innenmagneteinheiten 15. Das hat den Vorteil, dass lediglich eine Ausnehmung 16 in den Rotorkern 3 eingearbeitet werden muss, um zwei Innenmagneteinheiten 15 gegen Streuverluste zu sichern. Zudem ist die Innenausnehmung 16 hier ohne Steg und durchgehend ausgebildet. Dadurch wird die Herstellung weiter vereinfacht und zugleich wird einem Streuverlust besser entgegengewirkt.For the indoor magnet units 15th are here as river barriers 6th an interior recess 16 and two surface recesses 26th intended. In the inner recess 16 both radially inner ends of the internal magnet units extend 15th . This has the advantage that only one recess 16 in the rotor core 3 Must be incorporated to two indoor magnet units 15th to secure against wastage. In addition, the interior recess 16 here without a bridge and continuously formed. This further simplifies production and at the same time better counteracts wastage.

Für die radial außen liegenden Enden der Innenmagneteinheiten 15 ist hier jeweils eine Oberflächenausnehmung 26 als Flussbarriere 6 vorgesehen. Dabei erstreckt sich die Oberflächenausnehmung 26 von dem Ende der Innenmagneteinheit 15 bis zur Oberfläche des Rotorkerns 3 und tritt dort aus dem Rotorkern 3 aus. Eine solche Ausnehmung 26 kann besonders unaufwendig hergestellt werden und bietet zugleich eine besonders wirksame Reduzierung von Streuverlusten.For the radially outer ends of the internal magnet units 15th is a surface recess here 26th as a river barrier 6th intended. The surface recess extends 26th from the end of the indoor magnet unit 15th up to the surface of the rotor core 3 and comes out of the rotor core there 3 out. Such a recess 26th can be produced particularly inexpensively and at the same time offers a particularly effective reduction in scattering losses.

Die 2 zeigt eine Ausgestaltung der mit Bezug zur 1 beschriebenen Rotoreinrichtung 1. Dabei ist hier in den Oberflächenausnehmungen 26 für die Innenmagneteinheiten 15 jeweils eine als Haltenase ausgebildete Haltestruktur 7 angeordnet. Die Innenmagneteinheiten 15 liegen formschlüssig an den Haltestrukturen 7 an, sodass ein unerwünschtes Bewegen zuverlässig verhindert wird.The 2 shows an embodiment of with reference to 1 described rotor device 1 . It is here in the surface recesses 26th for the indoor magnet units 15th each a holding structure designed as a holding lug 7th arranged. The indoor magnet units 15th are form-fitting on the holding structures 7th so that unwanted movement is reliably prevented.

In der 3 ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rotoreinrichtung 1 gezeigt, welche hier mit einer parallelflankigen Oberflächenmagneteinheit 25 ausgestattet ist. Möglich ist auch, dass eine Oberflächenmagneteinheit 25 mit unterschiedlichen Radien an der Oberseite und Unterseite vorgesehen ist.In the 3 is an embodiment of the rotor device according to the invention 1 shown here with a parallel-flanked surface magnet unit 25th Is provided. It is also possible that a surface magnet unit 25th is provided with different radii on the top and bottom.

In der 4 ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rotoreinrichtung 1 gezeigt, bei der die Flussbarrieren 6 mit Stegen 8 ausgestattet sind. Dabei sind die Stege 8 hier zur besseren Veranschaulichung nicht maßstabsgetreu und insbesondere stärker dargestellt.In the 4th is an embodiment of the rotor device according to the invention 1 shown at the river barriers 6th with bars 8th are equipped. There are the webs 8th here for better illustration not true to scale and in particular shown more strongly.

Die Flussbarrieren 6 für die radial äußeren Enden der Innenmagneteinheiten 15 sind hier als Ausnehmungen bzw. Hohlräume im Inneren des Rotorkerns 3 ausgebildet. Die Ausnehmungen treten nicht an der Oberfläche des Rotorkerns 3 aus, sondern sind durch die Stege 8 verschlossen. Zudem erstrecken sich die radial inneren Enden der Innenmagneteinheiten 15 hier in jeweils einer als Aussparung ausgebildete Flussbarriere 6. Dabei sind die beiden benachbarten Flussbarrieren 6 durch einen Steg 8 entlang der Mittellinie 22 getrennt. Durch die mechanische Abstützung des Rotorkerns 3 mittels der Bandage 4 können die Stege 8 hier erheblich dünner bzw. schmaler ausfallen als bei herkömmlichen Rotoren mit ausschließlich eingegrabenen Magneteinheiten. Dadurch verursachen die Stege 8 hier erheblich geringere Streuverluste und können zudem auch erheblich unaufwendiger und wirtschaftlicher gefertigt werden.The river barriers 6th for the radially outer ends of the internal magnet units 15th are here as recesses or cavities in the interior of the rotor core 3 educated. The recesses do not appear on the surface of the rotor core 3 out, but are through the webs 8th locked. In addition, the radially inner ends of the internal magnet units extend 15th here in a respective flow barrier designed as a recess 6th . Here are the two adjacent river barriers 6th through a footbridge 8th along the center line 22nd Cut. Due to the mechanical support of the rotor core 3 by means of the bandage 4th can the webs 8th here are considerably thinner or narrower than with conventional rotors with exclusively buried magnet units. This causes the ridges 8th here significantly lower wastage and can also be manufactured considerably less expensively and economically.

Die hier vorgestellte Erfindung bietet eine besonders vorteilhafte Kombination von vergrabenen Magneten 15, 35 und Oberflächenmagneten 25 in Kombination mit einer zusätzlichen Bandage 4. Dabei bieten die vergrabenen Magnete 15, 35 in vielen Betriebspunkten einen besonders guten Wirkungsgrad. Dieser Vorteil im Wirkungsgrad entsteht insbesondere aus der Nutzung des Reluktanzdrehmoments.The invention presented here offers a particularly advantageous combination of buried magnets 15th , 35 and surface magnets 25th in combination with an additional bandage 4th . The buried magnets offer 15th , 35 particularly good efficiency in many operating points. This advantage in efficiency arises in particular from the use of the reluctance torque.

Die Oberflächenmagneteinheiten 25 bieten den Vorteil, dass diese bei gleichem Bauraum und gleicher Magnetmasse und gleichem Inverter eine höhere mechanische Leistung liefern können. Dieser Vorteil entsteht insbesondere aus den geringeren Streuverlusten an den Magneträndern, die sonst bei einem Einsatz von ausschließlich vergrabenen Magneten aufgrund der für die Drehzahlfestigkeit erforderlichen Stege 8 zwischen den Magneten und zwischen den Magneten und dem Luftspalt auftreten. So entstehen bei der Erfindung aufgrund der Oberflächenmagnete so gut wie gar keine Streuverluste und zusätzlich erzeugen die Oberflächenmagnete eine sehr hohe Flussdichte im Luftspalt. Bei den vergrabenen Magneten können die Stege 8 zwischen den Magneten und zwischen den Magneten und im Luftspalt deutlich dünner ausgeführt werden oder sogar gänzlich weggelassen werden. Dadurch werden die Streuverluste weiter reduziert und die Leistung kann weiter erhöht werden. Dadurch können sowohl der bessere Wirkungsgrad aufgrund der Nutzung des Reluktanzmoments und gleichzeitig auch die höhere Leistung aufgrund der nun geringeren Streuverluste genutzt werden.The surface magnet units 25th offer the advantage that they can deliver a higher mechanical performance with the same installation space and the same magnet mass and the same inverter. This advantage arises in particular from the lower stray losses at the magnet edges, which would otherwise occur when using exclusively buried magnets due to the webs required for speed stability 8th occur between the magnets and between the magnets and the air gap. In the case of the invention, as a result of the surface magnets, there are virtually no scattering losses and in addition the surface magnets generate a very high flux density in the air gap. In the case of the buried magnets, the bars 8th between the magnets and between the magnets and in the air gap can be made much thinner or even omitted entirely. This further reduces the scatter losses and the output can be further increased. As a result, both the better efficiency due to the use of the reluctance torque and at the same time the higher power due to the now lower scatter losses can be used.

Claims (15)

Rotoreinrichtung (1) für eine elektrische Maschine (10), insbesondere für einen Fahrzeugantrieb (100) für ein Elektrofahrzeug, mit wenigstens einem Rotor (2) umfassend wenigstens einen Rotorkern (3) und wenigstens eine den Rotorkern (3) radial umschließende Bandage (4) und eine Mehrzahl von Rotorpolen (12), wobei die Rotorpole (12) jeweils wenigstens zwei im Rotorkern (3) vergrabene Magneteinheiten (5), nämlich Innenmagneteinheiten (15), und jeweils wenigstens eine zwischen dem Rotorkern (3) und der Bandage (4) angeordnete Magneteinheit (5), nämlich Oberflächenmagneteinheit (25), umfassen.Rotor device (1) for an electric machine (10), in particular for a vehicle drive (100) for an electric vehicle, with at least one rotor (2) comprising at least one rotor core (3) and at least one bandage (4) radially surrounding the rotor core (3) ) and a plurality of rotor poles (12), the rotor poles (12) each having at least two magnet units (5) buried in the rotor core (3), namely internal magnet units (15), and in each case at least one between the rotor core (3) and the bandage ( 4) arranged magnet unit (5), namely surface magnet unit (25). Rotoreinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Innenmagneteinheiten (15) jeweils eines Rotorpols (12) wenigstens teilweise V-förmig zueinander angeordnet sind.Rotor device (1) according to the preceding claim, wherein the internal magnet units (15) each of a rotor pole (12) are arranged at least partially in a V-shape to one another. Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den Innenmagneteinheiten (15) jeweils eines Rotorpols (12) wenigstens eine weitere Innenmagneteinheit (35) angeordnet ist und wobei die weitere Innenmagneteinheit (35) quer zu den wenigstens zwei Innenmagneteinheiten (15) des jeweiligen Rotorpols (12) angeordnet ist, sodass sich eine wannenförmige Anordnung für die Innenmagneteinheiten (15, 35) ergibt.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one further internal magnet unit (35) is arranged between the internal magnet units (15) in each case of a rotor pole (12) and wherein the further internal magnet unit (35) transversely to the at least two internal magnet units (15) of the respective rotor pole (12) is arranged so that a trough-shaped arrangement for the internal magnet units (15, 35) results. Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotorpole (12) jeweils wenigstens eine als Flussbarriere (6) dienende Innenausnehmung (16) aufweisen, in welche sich benachbarte Enden von wenigstens zwei Innenmagneteinheiten (15) und vorzugsweise benachbarte Enden von wenigstens zwei an einer Mittelachse (22) des Rotorpols (12) gespiegelten Innenmagneteinheiten (15) erstrecken.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the rotor poles (12) each have at least one internal recess (16) serving as a flux barrier (6), into which adjacent ends of at least two internal magnet units (15) and preferably adjacent ends of at least two on a central axis (22) of the rotor pole (12) mirrored internal magnet units (15) extend. Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotorpole (12) jeweils wenigstens eine als Flussbarriere (6) dienende Oberflächenausnehmung (26) aufweisen, welche sich von wenigstens einem Ende wenigstens einer Innenmagneteinheit (15) bis zur Oberfläche des Rotorkerns (3) erstreckt und dort aus dem Rotorkern (3) austritt.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the rotor poles (12) each have at least one surface recess (26) serving as a flux barrier (6) which extends from at least one end of at least one internal magnet unit (15) to the surface of the rotor core (3 ) extends and exits from the rotor core (3) there. Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Innenmagneteinheiten (15, 35) jeweils durch wenigstens eine Haltestruktur (7) des Rotorkerns (3) formschlüssig gegen ein Herausschleudern und/oder ein Hineinwandern in eine Flussbarriere (6) gesichert sind.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the internal magnet units (15, 35) are each secured by at least one holding structure (7) of the rotor core (3) in a form-fitting manner against being thrown out and / or migrating into a flux barrier (6). Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenmagneteinheiten (25) an einer radialen Außenseite des Rotorkerns (3) anliegend angeordnet sind und/oder an der Bandage (4) anliegend angeordnet sind.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the surface magnet units (25) are arranged adjacent to a radial outer side of the rotor core (3) and / or are arranged adjacent to the bandage (4). Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenmagneteinheiten (25) jeweils in einer tangentialen Ausrichtung in einer Vertiefung (13) einer Außenseite des Rotorkerns (3) angeordnet sind.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the surface magnet units (25) each in a tangential Alignment in a recess (13) on an outside of the rotor core (3) are arranged. Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens in Umfangsrichtung vor und/oder hinter den Oberflächenmagneteinheiten (25) jeweils wenigstens eine Flussbarriere (6) angeordnet ist und wobei die Flussbarriere (6) durch wenigstens eine Aussparung (36) im Rotorkern (3) bereitgestellt wird.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one flux barrier (6) is arranged at least in the circumferential direction in front of and / or behind the surface magnet units (25) and wherein the flux barrier (6) is provided by at least one recess (36) in the rotor core ( 3) is provided. Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens in Umfangsrichtung vor und/oder hinter den jeweiligen Oberflächenmagneteinheiten (25) jeweils wenigstens eine Haltestruktur (7) des Rotorkerns (3) angeordnet ist, an welchem die jeweilige Oberflächenmagneteinheit (25) formschlüssig abstützbar ist.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one holding structure (7) of the rotor core (3), on which the respective surface magnet unit (25) can be positively supported, is arranged at least in the circumferential direction in front of and / or behind the respective surface magnet units (25) is. Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenmagneteinheiten (25) radial oder parallel aufmagnetisiert sind.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the surface magnet units (25) are magnetized radially or in parallel. Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenmagneteinheiten (25) parallelflankig ausgebildet sind oder wobei die Oberflächenmagneteinheiten an (25) ihren Oberseiten und Unterseiten mit verschiedenen Radien ausgebildet sind.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the surface magnet units (25) are designed with parallel flanks or wherein the surface magnet units (25) are designed with different radii on their upper sides and lower sides. Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenmagneteinheiten (25) wenigstens durch die Bandage (4) an dem Rotorkern (3) befestigt sind.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the surface magnet units (25) are attached to the rotor core (3) at least by the bandage (4). Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bandage (4) aus einem Metallwerkstoff und/oder einem Faserverbundwerkstoff gefertigt ist.Rotor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the bandage (4) is made of a metal material and / or a fiber composite material. Elektrische Maschine (10), insbesondere Fahrzeugantrieb (100) für ein Elektrofahrzeug, mit wenigstens einer Rotoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Electric machine (10), in particular vehicle drive (100) for an electric vehicle, with at least one rotor device (1) according to one of the preceding claims.
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