DE102019215324A1 - Rotor of a permanent magnet excited electrical machine - Google Patents
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- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
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Abstract
Es wird ein Rotor (RO) für eine permanenterregte elektrische Maschine (EM) beschrieben, welcher einen Rotorkörper (RK) mit einer Mittelachse (A) und mit einer zu einem Stator (ST) gerichteten Umfangsfläche (U) umfasst. Der Rotor (R) bildet mehrere Rotorpole (RP) aus, welche jeweils zumindest einen radial innerhalb des Rotorkörpers (RK) in einer Tasche (T) aufgenommenen Permanentmagnet (PM3) aufweisen. Der Permanentmagnet ist am Rotor (RO) in axialer Richtung betrachtet mit einer Haupterstreckungsrichtung in tangentialer bzw. in Umfangsichtung angeordnet. Der Rotor zeichnet sich dadurch aus, dass in einem radialen Bereich des Rotorkörpers (RK) zwischen dem Permanentmagnet (PM3) und der Umfangsfläche (U) zumindest eine Ausnehmung (C41, C42) ausgebildet ist.A rotor (RO) for a permanently excited electrical machine (EM) is described which comprises a rotor body (RK) with a central axis (A) and with a circumferential surface (U) directed towards a stator (ST). The rotor (R) forms a plurality of rotor poles (RP), each of which has at least one permanent magnet (PM3) held radially inside the rotor body (RK) in a pocket (T). The permanent magnet is arranged on the rotor (RO), viewed in the axial direction, with a main direction of extent in a tangential or circumferential view. The rotor is characterized in that at least one recess (C41, C42) is formed in a radial area of the rotor body (RK) between the permanent magnet (PM3) and the circumferential surface (U).
Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 wie dieser bereits beispielhaft mit der
Die in dem vorgenannten Stand der Technik beschriebenen Rotoren weisen eine Multi-Layer-Anordnung der Permanentmagnete auf, wobei zur Ausbildung eines Rotorpols dort jeweils die Magnete in einer sich zu einem Außenumfang des Rotors aufspreizenden V-Konfiguration angeordnet sind und wobei innerhalb des zwischen den V-Schenkeln gebildeten Bereichs mittig zumindest ein weiterer, tangential ausgerichteter Magnet zum Außenumfang eingesetzt ist. In einem Fußbereich der beiden V-Schenkel ist eine Ausnehmung als Flussbarriere ausgebildet, welche dem mittig angeordneten Magnet radial gegenüberliegt.The rotors described in the aforementioned prior art have a multi-layer arrangement of the permanent magnets, the magnets there being arranged in a V-configuration that spreads out toward an outer circumference of the rotor to form a rotor pole and within the between the V -Legs formed area centrally at least one further, tangentially aligned magnet is used to the outer circumference. In a foot area of the two V-legs, a recess is designed as a flux barrier, which is radially opposite the centrally arranged magnet.
Es hat sich beim Betrieb einer elektrischen Maschine mit einem solchen Rotor herausgestellt, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine eine ausgeprägte Ungleichförmigkeit, insbesondere eine deutliche Welligkeit aufweist. Im Falle einer verteilten Wicklung tritt diese Drehmomentwelligkeit verstärkt bei einer Ordnung auf, welche mit der Anzahl der am Stator vorhandenen Zähne übereinstimmt.During the operation of an electrical machine with such a rotor, it has been found that the torque of the electrical machine has a pronounced non-uniformity, in particular a significant ripple. In the case of a distributed winding, this torque ripple occurs more intensely with an order which corresponds to the number of teeth present on the stator.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Rotor einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine so zu verbessern, dass eine Drehmomentwelligkeit beim Betreiben einer damit ausgestatteten elektrischen Maschine weiter reduziert ist. Des Weiteren soll eine elektrische Maschine mit einem solchen Rotor dargestellt werden.The object of the invention is to improve a generic rotor of a permanent magnet-excited electrical machine in such a way that torque ripple when operating an electrical machine equipped therewith is further reduced. Furthermore, an electrical machine with such a rotor is to be shown.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch einen Rotor mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen und gemäß einem weiteren Aspekt durch eine elektrische Maschine unter Verwendung eines derartigen Rotors gemäß Patentanspruch 10 gelöst.The above-mentioned object is achieved according to a first aspect by a rotor with the features specified in claim 1 and according to a further aspect by an electrical machine using such a rotor according to claim 10.
Vorteile sowie vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen und der Figurenbeschreibung entnehmbar.Advantages and advantageous configurations and developments of the invention can be found in the dependent claims and the description of the figures.
Es wird somit ein Rotor für eine permanenterregte elektrische Maschine vorgeschlagen, welcher einen Rotorkörper mit einer Mittelachse und mit einer zu einem Stator gerichteten Umfangsfläche umfasst. Der Rotor bildet mehrere Rotorpole aus, welche jeweils zumindest einen radial innerhalb des Rotorkörpers in einer Tasche aufgenommenen Permanentmagnet aufweisen. Dieser Permanentmagnet ist am Rotor in axialer Richtung betrachtet mit einer Haupterstreckungsrichtung in tangentialer bzw. in Umfangsrichtung angeordnet. Der Rotor zeichnet sich dadurch aus, dass in einem radialen Bereich des Rotorkörpers zwischen dem Permanentmagnet und der Umfangsfläche zumindest eine Ausnehmung ausgebildet ist.A rotor for a permanently excited electrical machine is thus proposed which comprises a rotor body with a central axis and with a circumferential surface directed towards a stator. The rotor forms a plurality of rotor poles, each of which has at least one permanent magnet received radially inside the rotor body in a pocket. This permanent magnet is arranged on the rotor, viewed in the axial direction, with a main direction of extent in the tangential or in the circumferential direction. The rotor is characterized in that at least one recess is formed in a radial area of the rotor body between the permanent magnet and the circumferential surface.
Durch das Vorsehen von als Ausnehmungen ausgeführten oberflächennahen Flussbarrieren am Rotor, genauer radial in einer Zone zwischen einem im radial äußeren Randbereich des Rotors im Blechpaket vergraben angeordneten Permanentmagnet und der zum Stator weisenden Umfangsfläche des Rotors kann eine für einen Stator wirksame magnetische Flussdichte im Bereich eines Rotorpols räumlich in Umfangsrichtung in einer zur Abschwächung einer Drehmomentwelligkeit günstigen Art und Weise moduliert werden. Die damit erzielte Verbesserung ist unmittelbar bei der Drehung des Rotors spürbar. Des Weiteren können durch die vorgeschlagene Modifikation auch mit der Drehmomentwelligkeit einhergehende Geräusche merklich reduziert werden.By providing flux barriers designed as recesses on the rotor, more precisely radially in a zone between a permanent magnet buried in the radially outer edge area of the rotor in the laminated core and the circumferential surface of the rotor facing the stator, a magnetic flux density effective for a stator can be achieved in the area of a rotor pole be spatially modulated in the circumferential direction in a manner favorable to attenuating a torque ripple. The improvement achieved in this way can be felt immediately when the rotor rotates. Furthermore, the proposed modification can also noticeably reduce the noise associated with the torque ripple.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert.The invention is explained below by way of example using an embodiment shown in the figures.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer permanenterregten elektrischen Maschine mit einem mit Permanentmagneten ausgebildeten Rotor; -
2 eine stirnseitige Teilansicht des Rotors von1 mit darin ausgebildeten Taschen zur Aufnahme von Permanentmagneten in einer vergrößerten Darstellung; -
3 eine stirnseitige Teilansicht des Rotors von1 mit in den Taschen aufgenommenen Permanentmagneten in einer vergrößerten Darstellung.
-
1 a schematic view of a permanently excited electrical machine with a rotor formed with permanent magnets; -
2 a front partial view of the rotor of1 with pockets formed therein for receiving permanent magnets in an enlarged view; -
3 a front partial view of the rotor of1 with permanent magnets received in the pockets in an enlarged view.
Die
Der Rotor
Bei dem Rotor
Die Permanentmagnete
Die mit
Mit Blick auf die
Der dargestellte Rotor-Querschnitt umfasst acht Rotorpole
Wie bereits erwähnt, ist jeder Permanentmagnet PM1-3 in einer Tasche T1-3 aufgenommen (
Innerhalb der Taschen T1-3 sind Magnetaufnahmebereiche TM1-3 vorgesehen, von denen ein Rand R1-3 mit zwei parallel verlaufende Seiten zumindest an den Längsseiten
Der hier beschriebene Rotor
Die beiden Taschen T1, T2 und Magnete PM1, PM2 der V-Konfiguration sind an der Blechlamelle
Die Taschen T1, T2 stehen radial innen näher zusammen als radial außen und schließen in einem radial inneren Fußbereich
In einem Bereich radial außerhalb der Ausnehmung C1 liegt dieser der weitere Permanentmagnet PM3 gegenüber, welcher mittig zwischen den Magneten PM1, 2 und insbesondere zwischen radial außen befindlichen Abschnitten der Magnete PM1, 2 angeordnet ist. Der Magnet PM3 ist mit dessen Längsseite
An dem Magneten PM3 sind beidseitig in Umfangsrichtung weitere Ausnehmungen C31, C32 vorgesehen, die ebenfalls zum Zweck einer gezielten Flussführung dienen. Die Ausnehmungen sind mittels Trennstegen S3, S4 separat von der Tasche T3 und in radialer Richtung größer als die kurze Seite
Ein zwischen dem Rotor
Hierzu sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel radial in einer Zone zwischen dem im radial äußeren Randbereich des Rotors
In Umfangsrichtung außerhalb der Ausnehmungen C31, C32 ist jeweils eine weitere Ausnehmung C43, C44 vorgesehen, die gemeinsam mit den Ausnehmungen C41, C42 und einer radial äußeren Berandung der Ausnehmungen C31, C32 zumindest etwa auf demselben Teilkreisdurchmesser
Die die V-Schenkel ausbildenden Magnete PM1, PM2 und der mittig zwischen diesen angeordnete Magnet PM3 können in dem mit
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- AA.
- Mittelachse, DrehachseCenter axis, axis of rotation
- CC.
- AusnehmungRecess
- EMEM
- Elektrische MaschineElectric machine
- FF.
- FußbereichFoot area
- LL.
- LamelleLamella
- LSLS
- LuftspaltAir gap
- M1M1
- lange Magnetseitelong magnetic side
- M2M2
- kurze Magnetseiteshort magnetic side
- PMPM
- Magnetmagnet
- RORO
- Rotorrotor
- RR.
- Randedge
- RKRK
- RotorkörperRotor body
- RPRP
- RotorpolRotor pole
- RRRR
- RadiuslinieRadius line
- SS.
- Stegweb
- SZSZ
- StatorzahnStator tooth
- STST
- Statorstator
- TT
- Magnettasche, TascheMagnetic pocket, pocket
- TKTK
- TeilkreisPitch circle
- TMTM
- MagnetaufnahmebereichMagnet receiving area
- UU
- UmfangsflächeCircumferential surface
- α1α1
- Winkelangle
- α2α2
- Winkelangle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 102017206928 A1 [0001]DE 102017206928 A1 [0001]
- US 2012/0200186 A1 [0001]US 2012/0200186 A1 [0001]
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