DE102020113938A1

DE102020113938A1 - Laminated core for a permanently excited synchronous machine with enlarged magnetic pockets to increase a torque through reluctance as well as synchronous machine and motor vehicle

Info

Publication number: DE102020113938A1
Application number: DE102020113938.1A
Authority: DE
Inventors: György Farkas
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2021-09-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Blechpaket (9) für eine permanenterregte Synchronmaschine (1), mit wenigstens einer Aussparung (7), wobei die wenigstens eine Aussparung (7) bereichsweise einen Magnettaschenbereich (4) ausbildet, und wobei die wenigstens eine Aussparung (7) in dem Magnettaschenbereich (4) dazu ausgeformt ist, einen Permanentmagneten (8) bestimmungsgemäßer Form und Größe zumindest bezüglich zweier unabhängiger Raumrichtungen formschlüssig zu umschließen. Um eine verbesserte Drehmomentabgabe bei gleicher Bauraumnutzung und gleicher Menge an permanentmagnetischem Material zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Aussparung (7) in einem von dem Magnettaschenbereich (4) verschiedenen Bereich einen Reluktanzbereich (5) aufweist, wobei in einer axialen Schnittebene durch das Blechpaket (9) eine Ausdehnung der wenigstens einen Aussparung (7) entlang einer Raumrichtung in dem Reluktanzbereich (5) größer ist als in dem Magnettaschenbereich (4), wobei die Raumrichtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs (4) verläuft.The invention relates to a laminated core (9) for a permanently excited synchronous machine (1), with at least one recess (7), the at least one recess (7) forming a magnetic pocket area (4) in some areas, and the at least one recess (7) in the magnetic pocket area (4) is designed to enclose a permanent magnet (8) of intended shape and size in a form-fitting manner, at least with respect to two independent spatial directions. In order to enable improved torque output with the same use of installation space and the same amount of permanent magnetic material, it is provided that the at least one recess (7) has a reluctance area (5) in an area different from the magnetic pocket area (4), whereby in an axial section plane through the laminated core (9) an extension of the at least one recess (7) along a spatial direction in the reluctance region (5) is greater than in the magnetic pocket region (4), the spatial direction running perpendicular to a main extension direction of the magnetic pocket region (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Blechpaket für eine permanenterregte Synchronmaschine, insbesondere einen Rotor der permanenterregten Synchronmaschine, mit wenigstens einer Aussparung, wobei die wenigstens eine Aussparung einen Magnettaschenbereich zum Aufnehmen eines Magneten aufweist. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen eine Synchronmaschine, insbesondere eine sogenannte rotierende Synchronmaschine, die das Blechpaket aufweist. Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Synchronmaschine.The invention relates to a laminated core for a permanently excited synchronous machine, in particular a rotor of the permanently excited synchronous machine, with at least one recess, the at least one recess having a magnet pocket area for receiving a magnet. Further aspects of the present invention relate to a synchronous machine, in particular a so-called rotating synchronous machine, which has the laminated core. A third aspect of the present invention relates to a motor vehicle with such a synchronous machine.

Bei einer elektrischen Maschine, insbesondere einer sogenannten rotierenden elektrischen Maschine, handelt es sich um eine Vorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, Energie zwischen den Energieformen mechanischer Energie und elektrischer Energie umzuformen. In einem Generatorbetrieb kann die elektrische Maschine mechanische Energie, insbesondere Bewegungs- oder Rotationsenergie, in elektrische Energie umwandeln. In einem Motorbetrieb kann die elektrische Maschine elektrische Energie in mechanische Energie, insbesondere Bewegungs- oder Rotationsenergie, umwandeln. Gattungsgemäße elektrische Maschinen mit einem Stator und einem Rotor, sowie auch entsprechende Blechpakete hierfür sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Bewegung, in der die mechanische Energie gespeichert ist, ist insbesondere eine Bewegung des Rotors der elektrischen Maschine relativ zum Stator. Der Stator, auch Ständer genannt, ist üblicherweise drehfest angeordnet. Dementsprechend wird die Bewegung, insbesondere die Drehbewegung, üblicherweise durch den Rotor, auch Läufer genannt, ausgeführt.An electrical machine, in particular a so-called rotating electrical machine, is a device which is designed to convert energy between the forms of energy mechanical energy and electrical energy. In a generator mode, the electrical machine can convert mechanical energy, in particular kinetic or rotational energy, into electrical energy. In motor operation, the electrical machine can convert electrical energy into mechanical energy, in particular kinetic or rotational energy. Generic electrical machines with a stator and a rotor, as well as corresponding laminated cores for this purpose, are known from the prior art. The movement in which the mechanical energy is stored is, in particular, a movement of the rotor of the electrical machine relative to the stator. The stator, also called the stator, is usually arranged in a rotationally fixed manner. Accordingly, the movement, in particular the rotary movement, is usually carried out by the rotor, also called the runner.

Zwischen dem Stator und dem Rotor besteht während eines bestimmungsgemäßen Betriebs der elektrischen Maschine üblicherweise eine elektromagnetische Wirkverbindung. Diese elektromagnetische Wirkverbindung entsteht durch einen magnetischen Fluss innerhalb der elektrischen Maschine. Dieser elektrische Fluss wird zumindest teilweise basierend auf dem Prinzip eines Elektromagnetismus erzeugt. Hierzu weist zumindest der Stator oder zumindest der Rotor zumindest eine durch einen elektrischen Leiter gebildete Wicklung auf. Im Falle einer permanenterregten Synchronmaschine weist der Rotor einen oder mehrere Permanentmagnete auf. Die elektromagnetische Wirkverbindung entsteht dann zumindest durch einen magnetischen Fluss zwischen einem Statorfeld durch einen Stromfluss in der Wicklung des Stators und dem einen oder den mehrere Permanentmagneten des Rotors.During normal operation of the electrical machine, there is usually an electromagnetic operative connection between the stator and the rotor. This electromagnetic connection is created by a magnetic flux within the electrical machine. This electrical flow is generated based at least in part on the principle of electromagnetism. For this purpose, at least the stator or at least the rotor has at least one winding formed by an electrical conductor. In the case of a permanently excited synchronous machine, the rotor has one or more permanent magnets. The electromagnetic operative connection is then created at least by a magnetic flux between a stator field through a current flow in the winding of the stator and the one or more permanent magnets of the rotor.

Stator und/oder Rotor der rotierenden elektrischen Maschine weisen üblicherweise ein Blechpaket auf. Das Blechpaket ist in der Regel aus einem ferromagnetischen Werkstoff gefertigt, beispielsweise aus einem Ferrit oder einer Mehrzahl untereinander elektrisch isolierter ferromagnetischer Bleche. Das Blechpaket ist dazu ausgebildet, den magnetischen Fluss zu führen beziehungsweise zu leiten.The stator and / or rotor of the rotating electrical machine usually have a laminated core. The laminated core is usually made from a ferromagnetic material, for example from a ferrite or a plurality of ferromagnetic sheets that are electrically insulated from one another. The laminated core is designed to guide or conduct the magnetic flux.

Ein solches Blechpaket des Rotors einer permanenterregten Synchronmaschine ist insbesondere dazu ausgebildet, den magnetischen Fluss des einen oder der mehreren Permanentmagneten zu leiten. Zur Minimierung von Wirbelstromverlusten kann das Blechpaket einen Aufbau aus nicht-leitend verbundenen Blechen aufweisen. Mit anderen Worten kann das Blechpaket aus einer Vielzahl an Blechlagen bestehen, welche untereinander nicht-leitend verbunden sind. Die einzelnen Blechlagen können hierzu beispielsweise jeweils eine nichtleitende Beschichtung, beispielsweise eine elektrisch isolierende Lackierung, aufweisen.Such a laminated core of the rotor of a permanent magnet synchronous machine is designed in particular to conduct the magnetic flux of the one or more permanent magnets. In order to minimize eddy current losses, the laminated core can be constructed from non-conductively connected laminations. In other words, the laminated core can consist of a large number of sheet metal layers which are non-conductively connected to one another. For this purpose, the individual sheet metal layers can each have a non-conductive coating, for example an electrically insulating paint.

Zur Aufnahme des einen oder der mehreren Permanentmagneten weist das Blechpaket hierfür häufig eine jeweilige Aussparung auf. Üblicherweise ist die Aussparung genauso groß, wie der jeweilige Permanentmagnet, der darin aufgenommen ist. Auf diese Weise ist der Permanentmagnet in mehrere unabhängige Raumrichtungen formschlüssig umschlossen. Solche Aussparungen können daher auch als Magnettaschen bezeichnet werden.To accommodate the one or more permanent magnets, the laminated core often has a respective recess for this purpose. Usually, the recess is just as large as the respective permanent magnet that is received in it. In this way, the permanent magnet is positively enclosed in several independent spatial directions. Such recesses can therefore also be referred to as magnetic pockets.

Beispielsweise zeigt die EP 2 451 049 A1 ein Blechpaket mit Magnetfächern für Permanentmagnete. Zudem sind weitere Aussparungen zu erkennen, die nicht mit den Permanentmagneten in Verbindung stehen.For example, the EP 2 451 049 A1 a laminated core with magnetic compartments for permanent magnets. In addition, further recesses can be seen that are not connected to the permanent magnets.

Die DE 10 2017 209 247 A1 zeigt einen Blechschnitt für einen Rotor einer elektrischen Maschine mit Magnetpolen, welche jeweils einen ersten und einen zweiten Magneten umfassen, wobei in einem axialen Schnitt die Aussparungen der jeweiligen Magneten größer sind als die Magneten selbst.the DE 10 2017 209 247 A1 shows a sheet metal section for a rotor of an electrical machine with magnetic poles each comprising a first and a second magnet, the cutouts of the respective magnets being larger than the magnets themselves in an axial section.

In der DE 10 2018 103 356 A1 ist ein Rotor offenbart, der verschachtelte, V-förmige innere und äußere Taschen beinhaltet, welche entsprechende Polbogenwinkel relativ zu einer gemeinsamen Mittelstegachse und einem gemeinsamen Scheitelpunkt definieren. In einem axialen Schnitt sind Taschen zur Aufnahme von Dauermagneten größer als die Dauermagneten.In the DE 10 2018 103 356 A1 discloses a rotor that includes nested, V-shaped inner and outer pockets that define respective polar arc angles relative to a common central web axis and apex. In an axial section, pockets for holding permanent magnets are larger than the permanent magnets.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Drehmomentabgabe einer elektrischen Maschine bei gleicher Bauraumnutzung und gleicher Menge an permanentmagnetischem Material zu ermöglichen. Ein weiteres Ziel liegt in einer daraus resultierenden Verbesserung eines Wirkungsgrads einer elektrischen Maschine.The object of the present invention is to enable an improved torque output of an electrical machine with the same use of installation space and the same amount of permanent magnetic material. Another aim is to improve the efficiency of an electrical machine as a result.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved according to the invention by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments with expedient developments are the subject of the subclaims.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Blechpaket für eine permanenterregte Synchronmaschine, mit wenigstens einer Aussparung, wobei die wenigstens eine Aussparung bereichsweise einen Magnettaschenbereich ausbildet, und wobei die wenigstens eine Aussparung in dem Magnettaschenbereich dazu ausgeformt ist, einen Permanentmagneten bestimmungsgemäßer Form und Größe zumindest bezüglich zweier Raumrichtungen formschlüssig zu umschließen. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die wenigstens eine Aussparung in einem von dem Magnettaschenbereich verschiedenen Bereich einen Reluktanzbereich aufweist, wobei in einer axialen Schnittebene durch das Blechpaket eine Ausdehnung der wenigstens einen Aussparung entlang einer Raumrichtung in dem Reluktanzbereich größer ist als in dem Magnettaschenbereich, wobei die Raumrichtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs verläuft. Zudem verläuft die genannte Raumrichtung in der axialen Schnittebene. Dies bedeutet insbesondere, dass die genannte Raumrichtung senkrecht zu einer Rotationsachse des Blechpakets verläuft. Insbesondere bezieht sich die axiale Schnittebene durch das Blechpaket auf die genannte Rotationsachse. Mit anderen Worten ist die axiale Schnittebene dann ein Schnitt axial zu der Rotationsachse des Blechpakets.A first aspect of the present invention relates to a laminated core for a permanently excited synchronous machine, with at least one recess, the at least one recess forming a magnetic pocket area in some areas, and the at least one recess in the magnetic pocket area being designed to provide a permanent magnet of intended shape and size at least to enclose two spatial directions in a form-fitting manner. It is provided according to the invention that the at least one recess has a reluctance area in an area different from the magnetic pocket area, with an extension of the at least one recess along a spatial direction in the reluctance area being greater than in the magnetic pocket area in an axial plane of section through the laminated core The spatial direction runs perpendicular to a main direction of extent of the magnetic pocket area. In addition, the stated spatial direction runs in the axial sectional plane. This means in particular that the named spatial direction runs perpendicular to an axis of rotation of the laminated core. In particular, the axial section plane through the laminated core relates to the named axis of rotation. In other words, the axial section plane is then a section axially to the axis of rotation of the laminated core.

Die Erfindung beruht auf der Idee, dem Magnettaschenbereich einen möglichst großen Reluktanzbereich anzuschließen, ohne die mechanische Stabilität des Blechpakets, insbesondere hinsichtlich einer Rotationsbewegung des Blechpakets beziehungsweise einer daraus resultierenden Fliehkraft, zu gefährden. Dadurch, dass der Magnettaschenbereich und der Reluktanzbereich Teil derselben Aussparung sind, entsteht einer Erkenntnis der Erfindung zufolge ein besonders hohes Reluktanzmoment in einer elektrischen Maschine beziehungsweise in der permanenterregten Synchronmaschine mit einem solchen Blechpaket. Zudem kann ein solches Reluktanzmoment dadurch vergrößert werden, dass der Reluktanzbereich senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs die größere Ausdehnung als der Magnettaschenbereich und implizit somit auch als der Permanentmagnet bestimmungsgemäßer Form und Größe aufweist.The invention is based on the idea of connecting as large a reluctance range as possible to the magnet pocket area without endangering the mechanical stability of the laminated core, in particular with regard to a rotational movement of the laminated core or a centrifugal force resulting therefrom. As a result of the fact that the magnet pocket area and the reluctance area are part of the same cutout, according to a knowledge of the invention, a particularly high reluctance torque arises in an electrical machine or in the permanently excited synchronous machine with such a laminated core. In addition, such a reluctance torque can be increased in that the reluctance area perpendicular to the main direction of extent of the magnet pocket area has a greater extent than the magnet pocket area and thus implicitly also as the permanent magnet of intended shape and size.

Im Allgemeinen kann vorgesehen sein, dass das Blechpaket auf die formschlüssige Aufnahme des Permanentmagneten bestimmungsgemäßer Form und Größe in dem Magnettaschenbereich hin ausgebildet ist. Dabei ist der Magnettaschenbereich beziehungsweise die Aussparung in dem Magnettaschenbereich vorzugsweise derart ausgestaltet, dass der Permanentmagnet bestimmungsgemäßer Form und Größe bezüglich zweier Raumrichtungen formschlüssig umschlossen wird. Es ist somit beispielsweise vorgesehen, dass der Magnettaschenbereich hinsichtlich seiner Formgebung derart ausgestaltet ist, dass dessen Wandungen zumindest teilweise die bestimmungsgemäße Form und Größe beziehungsweise ein Negativ zu der bestimmungsgemäßen Form und Größe aufweisen. Dadurch ist das formschlüssige Umschließen beziehungsweise zweier Raumrichtungen ermöglicht. Es ist hierfür nicht notwendig, dass das Blechpaket den Permanentmagneten beinhaltet beziehungsweise aufweist. Es kann gemäß einer Weiterbildung jedoch vorgesehen sein, dass der Permanentmagnet in dem Magnettaschenbereich angeordnet ist. In diesem Fall kann der Permanentmagnet als Teil des Blechpakets aufgefasst und beansprucht werden.In general, it can be provided that the laminated core is designed to accommodate the permanent magnet of the intended shape and size in the magnet pocket area in a form-fitting manner. The magnetic pocket area or the recess in the magnetic pocket area is preferably designed in such a way that the permanent magnet of the intended shape and size is positively enclosed with respect to two spatial directions. It is thus provided, for example, that the shape of the magnet pocket area is designed in such a way that its walls at least partially have the intended shape and size or a negative of the intended shape and size. This enables the form-fitting enclosing or two spatial directions. It is not necessary for this that the laminated core contains or has the permanent magnet. According to a further development, however, it can be provided that the permanent magnet is arranged in the magnet pocket area. In this case, the permanent magnet can be understood and used as part of the laminated core.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Blechpaket eine Vielzahl derartiger Aussparungen mit einem jeweiligen Magnettaschenbereich aufweist. In diesem Fall ist insbesondere vorgesehen, dass jede Aussparung aus der genannten Vielzahl zur Aufnahme eines jeweiligen Permanentmagneten ausgebildet ist. Außerdem kann vorgesehen sein, dass jede Aussparung einen jeweiligen Magnettaschenbereich aufweist. Insbesondere ist jede Aussparung aus der genannten Vielzahl entsprechend den genannten Merkmalen ausgeformt. Aus Gründen der Knappheit wird die wenigstens eine Aussparung im Folgenden ohne diesen Verweis auf die Vielzahl an optionalen Aussparungen beschrieben. Es kann vorgesehen sein, dass das Blechpaket zusätzlich zu der beschriebenen wenigstens einen Aussparung mit dem Magnettaschenbereich und dem Reluktanzbereich zusätzlich weitere Aussparungen aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Blechpaket zusätzlich zu der Vielzahl an genannten Aussparungen die weiteren Aussparungen aufweist, die andersartig gestaltet sind. Weitere Aussparungen können beispielsweise ohne einen Magnettaschenbereich und/oder ohne den Reluktanzbereich mit der beschriebenen Ausdehnung größer als dem Magnettaschenbereich ausgeführt sein. Allgemein kann vorgesehen sein, dass das Blechpaket zusätzlich zu der genannten wenigstens einen Aussparung beziehungsweise der genannten Vielzahl an Aussparungen weitere beliebig geformte Aussparungen aufweisen kann.It is preferably provided that the laminated core has a large number of such recesses with a respective magnetic pocket area. In this case, it is provided in particular that each recess from the aforementioned plurality is designed to accommodate a respective permanent magnet. It can also be provided that each recess has a respective magnetic pocket area. In particular, each recess from the plurality mentioned is shaped in accordance with the features mentioned. For the sake of brevity, the at least one cutout is described below without this reference to the large number of optional cutouts. Provision can be made for the laminated core to have additional cutouts in addition to the at least one cutout described with the magnet pocket area and the reluctance area. In particular, it can be provided that the laminated core has, in addition to the plurality of recesses mentioned, the further recesses, which are designed differently. Further cutouts can be designed, for example, without a magnetic pocket area and / or without the reluctance area with the described extent larger than the magnetic pocket area. In general, it can be provided that the laminated core can have further recesses of any shape in addition to the at least one recess mentioned or the plurality of recesses mentioned.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der Magnettaschenbereich und der Reluktanzbereich unterschiedliche Bereiche der Aussparung sind. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Magnettaschenbereich und der Reluktanzbereich einander nicht überlappen. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der bestimmungsgemäß in der Aussparung beziehungsweise in dem Magnettaschenbereich angeordnete Permanentmagnet den Magnettaschenbereich vollständig oder zumindest im Wesentlichen vollständig, beispielsweise abgesehen von Bauteiltoleranzen oder Abweichungen in Form und Größe zum Ausgleich dieser Toleranzen, einnimmt. Analog kann vorgesehen sein, dass der bestimmungsgemäß am Blechpaket angeordnete beziehungsweise durch die Aussparung im Magnettaschenbereich umschlossene Permanentmagnet nicht in den Reluktanzbereich hineinragt beziehungsweise nicht mit dem Reluktanzbereich überlappt. Der Reluktanzbereich ist vorzugsweise vollständig oder zumindest im Wesentlichen vollständig mit Luft gefüllt. Insbesondere ist der Reluktanzbereich in einem bestimmungsgemä-ßen Betrieb des Blechpakets beziehungsweise der permanenterregten Synchronmaschine mit dem Blechpaket mit Luft gefüllt. Als Luft wird hierbei insbesondere Umgebungsluft am Ort der Fertigung (insbesondere wenn der Reluktanzbereich luftdicht abgeschlossen ist) oder am Ort eines Betriebs (insbesondere wenn ein Luftaustausch mit der Umgebung ermöglicht ist) bezeichnet.In particular, it is provided that the magnet pocket area and the reluctance area are different areas of the cutout. It can preferably be provided that the magnet pocket area and the reluctance area do not overlap one another. Advantageously, it is provided that the intended in the recess or permanent magnet arranged in the magnet pocket area occupies the magnet pocket area completely or at least substantially completely, for example apart from component tolerances or deviations in shape and size to compensate for these tolerances. Analogously, it can be provided that the permanent magnet, which is arranged as intended on the laminated core or is enclosed by the recess in the magnet pocket area, does not protrude into the reluctance area or does not overlap with the reluctance area. The reluctance range is preferably completely or at least substantially completely filled with air. In particular, the reluctance range is filled with air when the laminated core or the permanently excited synchronous machine with the laminated core is operated as intended. In this context, air is referred to in particular as ambient air at the place of manufacture (in particular if the reluctance area is hermetically sealed) or at the place of operation (in particular if air exchange with the environment is possible).

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs in der axialen Schnittebene zwischen den Polen eines bestimmungsgemäß in dem Magnettaschenbereich angeordneten Permanentmagneten verläuft. Mit anderen Worten verläuft die Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs von einem Pol des bestimmungsgemäß angeordneten Permanentmagneten zum anderen Pol des bestimmungsgemäße angeordneten Permanentmagneten, insbesondere in gerader Linie. Vorzugsweise kann die Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs alternativ oder zusätzlich einer Haupterstreckungsrichtung des bestimmungsgemäß in dem Magnettaschenbereich angeordneten Permanentmagneten entsprechen. Auf diese Weise kann sich der Reluktanzbereich insbesondere an einem der beiden Pole des bestimmungsgemäß angeordneten Permanentmagneten anschließen. Auf diese Weise kann das Reluktanzmoment weiter optimiert werden.In particular, it is provided that the main direction of extent of the magnetic pocket area runs in the axial section plane between the poles of a permanent magnet that is intended to be arranged in the magnetic pocket area. In other words, the main direction of extent of the magnet pocket area runs from one pole of the intended permanent magnet to the other pole of the intended permanent magnet, in particular in a straight line. Preferably, the main direction of extent of the magnet pocket area can alternatively or additionally correspond to a main direction of extent of the permanent magnet arranged as intended in the magnet pocket area. In this way, the reluctance range can in particular adjoin one of the two poles of the permanent magnet which is arranged as intended. In this way, the reluctance torque can be further optimized.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass in der axialen Schnittebene eine Skelettlinie des Reluktanzbereichs an der dem Magnettaschenbereich abgewandten Seite einen Winkel gegenüber der Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs von zumindest 60 Grad, zumindest 90 Grad oder zumindest 120 Grad aufweist. Mit anderen Worten knickt die Skelettlinie, welche die Ausrichtung des Reluktanzbereichs charakterisiert, gegenüber der Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs optional um einen derartigen Winkel ab. Dieses Abknicken kann dabei vorzugsweise sukzessive erfolgen. In diesem Fall kann das Abknicken der Skelettlinie beispielsweise über mehrere Knicke und/oder einen oder mehrere gebogene Bereiche der Skelettlinie erfolgen. Über den Verlauf der Skelettlinie hinweg kumuliert sich das Abknicken gegenüber der Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs dann zumindest auf einen der genannten Winkel auf. Eine derartige Form des Reluktanzbereichs hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.According to a further development, it is provided that in the axial section plane a skeleton line of the reluctance area on the side facing away from the magnetic pocket area has an angle with respect to the main direction of extent of the magnetic pocket area of at least 60 degrees, at least 90 degrees or at least 120 degrees. In other words, the skeleton line, which characterizes the alignment of the reluctance area, optionally bends by such an angle with respect to the main direction of extent of the magnetic pocket area. This kinking can preferably take place successively. In this case, the bending of the skeleton line can take place, for example, over several kinks and / or one or more curved areas of the skeleton line. Over the course of the skeleton line, the kinking with respect to the main direction of extent of the magnetic pocket area then accumulates to at least one of the angles mentioned. Such a shape of the reluctance range has proven to be particularly advantageous.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Reluktanzbereich in der axialen Schnittebene bezüglich zweier unabhängiger Raumrichtungen eine Ausdehnung aufweist, die größer ist als die Ausdehnung des Magnettaschenbereichs senkrecht zu dessen Haupterstreckungsrichtung. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die Ausdehnung des Reluktanzbereichs in der axialen Schnittebene bezüglich zweier unabhängiger Raumrichtungen größer ist als die Ausdehnung des Magnettaschenbereichs senkrecht zu dessen Haupterstreckungsrichtung. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Ausdehnung der Aussparung in dem Reluktanzbereich sowohl senkrecht als auch parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs größer ist als die Ausdehnung des Magnettaschenbereichs senkrecht zu dessen Haupterstreckungsrichtung. Auf diese Weise kann ein besonders hohes Reluktanzmoment erzielt werden.According to a further development, it is provided that the reluctance area in the axial sectional plane has an extent with respect to two independent spatial directions which is greater than the extent of the magnetic pocket area perpendicular to its main direction of extent. In other words, it can be provided that the extent of the reluctance area in the axial sectional plane with respect to two independent spatial directions is greater than the extent of the magnet pocket area perpendicular to its main direction of extent. This can mean, in particular, that the extent of the recess in the reluctance area, both perpendicular and parallel to the main direction of extent of the magnetic pocket area, is greater than the extent of the magnetic pocket area perpendicular to its main direction of extent. In this way, a particularly high reluctance torque can be achieved.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs in einem Winkel von zumindest 20 Grad oder zumindest 30 Grad zu einer radialen Richtung bezüglich der Rotationsachse des Blechpakets steht und eine Stirnseite des Magnettaschenbereichs näher an der Rotationsachse liegt als die dieser Stirnseite gegenüberliegende andere Stirnseite. Insbesondere ist an den genannten Stirnseiten ein jeweiliger Pol eines bestimmungsgemäß in dem Magnettaschenbereich angeordneten Permanentmagneten zu verorten. Mit anderen Worten ist die Haupterstreckungsrichtung des bestimmungsgemäß in dem Magnettaschenbereich angeordneten Permanentmagneten dadurch ebenfalls in dem Winkel von zumindest 20 oder zumindest 30 Grad zu der radialen Richtung bezüglich der Rotationsachse des Blechpakets angeordnet. Auf diese Weise liegt einer der Pole des bestimmungsgemäß angeordneten Permanentmagneten näher an der Rotationsachse als der andere Pol. Mit einer derartigen Anordnung des Magnettaschenbereichs beziehungsweise des Permanentmagneten kann ein Drehmoment der mit dem Blechpaket ausgestatteten elektrischen Maschine weiter verbessert werden.According to a further development, it is provided that the main direction of extent of the magnetic pocket area is at an angle of at least 20 degrees or at least 30 degrees to a radial direction with respect to the axis of rotation of the laminated core and one end of the magnetic pocket area is closer to the axis of rotation than the other end opposite this end. In particular, a respective pole of a permanent magnet arranged as intended in the magnet pocket area is to be located on the named end faces. In other words, the main direction of extent of the permanent magnet properly arranged in the magnet pocket area is thereby also arranged at an angle of at least 20 or at least 30 degrees to the radial direction with respect to the axis of rotation of the laminated core. In this way, one of the poles of the properly arranged permanent magnet is closer to the axis of rotation than the other pole. With such an arrangement of the magnet pocket area or the permanent magnet, a torque of the electrical machine equipped with the laminated core can be further improved.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Reluktanzbereich an der näher an der Rotationsachse liegenden Stirnseite des Magnettaschenbereichs angeordnet ist. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die Aussparung den Reluktanzbereich bezüglich der Rotationsachse radial innenliegend bezüglich dem Magnettaschenbereich aufweist. Mit nochmals anderen Worten liegt der Magnettaschenbereich der Aussparung bezüglich der Rotationsachse radial weiter außen als der Reluktanzbereich. Durch diese radial innenliegende Anordnung des Reluktanzbereichs ergibt sich ein besonders großes Verbesserungspotential bezüglich des Drehmoments durch den Reluktanzbereich.According to a further development, it is provided that the reluctance area is arranged on the end face of the magnet pocket area that is closer to the axis of rotation. In other words, it can be provided that the recess has the reluctance area with respect to the axis of rotation radially inward with respect to the Has magnetic pocket area. In yet other words, the magnet pocket area of the cutout lies radially further outward with respect to the axis of rotation than the reluctance area. This radially inner arrangement of the reluctance area results in a particularly great potential for improvement with regard to the torque through the reluctance area.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwei Aussparungen bezüglich deren jeweiliger Haupterstreckungsrichtung des jeweiligen Magnettaschenbereichs in einer V-Form angeordnet sind. Mit anderen Worten kann das Blechpaket in diesem Fall zwei Aussparungen aufweisen, die gemeinsam in der V-Form angeordnet sind. Diese beiden Aussparungen können als Paar an Aussparungen bezeichnet werden. Die beiden Aussparungen, die ein solches Paar bilden, sind relativ zueinander in der V-Form angeordnet. Insbesondere sind beide Aussparungspaare jeweils gleichartig ausgeführt, wobei beide Aussparungen des Paares achsensymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse angeordnet sind. Die Symmetrieachse verläuft dabei in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse. Es kann weiter vorgesehen sein, dass das Blechpaket mehrere solche Paare an Aussparungen aufweist. Mit anderen Worten kann eine Vielzahl an Aussparungen an dem Blechpaket vorgesehen sein, wobei die Aussparungen jeweils paarweise die V-Form relativ zueinander aufweisen. Eine solche Anordnung ist besonders vorteilhaft, um eine große Verbesserung bezüglich des Drehmoments einerseits und eine hohe mechanische Stabilität andererseits zu erzeugen beziehungsweise zu ermöglichen.According to a further development, it is provided that two recesses are arranged in a V shape with respect to their respective main direction of extent of the respective magnetic pocket area. In other words, the laminated core can have two recesses in this case, which are arranged together in the V-shape. These two notches can be referred to as a pair of notches. The two recesses that form such a pair are arranged in the V-shape relative to one another. In particular, the two pairs of recesses are each designed in the same way, with both recesses of the pair being arranged axially symmetrically with respect to an axis of symmetry. The axis of symmetry runs in the radial direction with respect to the axis of rotation. It can further be provided that the laminated core has several such pairs of cutouts. In other words, a plurality of cutouts can be provided on the laminated core, the cutouts each having the V-shape in pairs relative to one another. Such an arrangement is particularly advantageous in order to generate or enable a great improvement with regard to the torque on the one hand and high mechanical stability on the other hand.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen den jeweiligen Reluktanzbereichen der zwei Aussparungen eine Speiche angeordnet ist, die insbesondere in radialer Richtung verläuft. Mit anderen Worten sind die Aussparungen, insbesondere die Reluktanzbereiche, der zwei Aussparungen, die ein Paar bilden, durch die Speiche voneinander abgetrennt. Eine solche Speiche zwischen Aussparungen verringert zwar einerseits das mögliche Reluktanzmoment, kann jedoch eine erhöhte radiale Festigkeit und somit höhere Drehzahlen für das Blechpaket beziehungsweise eine damit ausgestattete elektrische Maschine ermöglichen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Speiche, die die beiden Aussparungen voneinander trennt, insbesondere eine konstante Dicke beziehungsweise zumindest im Wesentlichen eine konstante Dicke aufweist. Der radiale Verlauf der Speiche ist dabei optional, jedoch zusätzlich vorteilhaft.According to a further development, it is provided that a spoke is arranged between the respective reluctance regions of the two recesses, which spoke in particular runs in the radial direction. In other words, the recesses, in particular the reluctance regions, of the two recesses that form a pair are separated from one another by the spoke. Such a spoke between recesses on the one hand reduces the possible reluctance torque, but it can enable increased radial strength and thus higher speeds for the laminated core or an electrical machine equipped with it. It can be provided that the spoke that separates the two recesses from one another has, in particular, a constant thickness or at least essentially a constant thickness. The radial course of the spoke is optional, but also advantageous.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen den jeweiligen Reluktanzbereichen der zwei Aussparungen zumindest eine zusätzliche Reluktanzaussparung angeordnet ist. Mit anderen Worten können die Reluktanzbereiche der zwei Aussparungen, die ein Paar bilden, zusätzlich durch eine solche Reluktanzaussparung beabstandet sein. Dabei ist die Reluktanzaussparung insbesondere in gleichem radialem Abstand zu der Rotationsachse angeordnet, wie die Reluktanzbereiche der zwei Aussparungen. Auf diese Weise kann die Fläche der Reluktanzbereiche, also der Reluktanzbereiche der zwei Aussparungen sowie die Fläche der zusätzlichen Reluktanzaussparung, in der axialen Schnittebene weiter vergrößert werden, ohne die Festigkeit des Blechpakets, insbesondere bezüglich der Zentrifugalkraft, zu sehr zu schwächen. Im Falle einer zusätzlichen Reluktanzaussparung zwischen den zwei Aussparungen ist die Reluktanzaussparung von den Aussparungen beziehungsweise deren Reluktanzbereichen insbesondere durch eine jeweilige Speiche getrennt. Mit anderen Worten können in diesem Ausführungsbeispiel zwei Speichen vorgesehen sein.According to a further development, it is provided that at least one additional reluctance cutout is arranged between the respective reluctance areas of the two cutouts. In other words, the reluctance regions of the two recesses that form a pair can additionally be spaced apart by such a reluctance recess. The reluctance cutout is in particular arranged at the same radial distance from the axis of rotation as the reluctance areas of the two cutouts. In this way, the area of the reluctance areas, i.e. the reluctance areas of the two recesses and the area of the additional reluctance recess, can be further increased in the axial sectional plane without weakening the strength of the laminated core too much, in particular with regard to the centrifugal force. In the case of an additional reluctance cutout between the two cutouts, the reluctance cutout is separated from the cutouts or their reluctance regions, in particular by a respective spoke. In other words, two spokes can be provided in this exemplary embodiment.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die jeweiligen Reluktanzbereiche der zweiten Aussparungen sowie die zumindest eine zusätzliche Reluktanzaussparung dieselbe radiale Ausdehnung und/oder denselben radialen Abstand von der Rotationsachse des Blechpakets aufweisen. Mit anderen Worten sind die Reluktanzbereiche und die Reluktanzaussparung dann jeweils im selben radialen Abstand von der Rotationsachse angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die zusätzliche Reluktanzaussparung dieselbe radiale Ausdehnung beziehungsweise dieselbe Ausdehnung in radialer Richtung aufweist, wie die beiden Reluktanzbereiche der zwei Aussparungen. Mit nochmals anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die zusätzliche Reluktanzaussparung über die gesamte radiale Ausdehnung der jeweiligen Reluktanzbereiche zwischen diesen verläuft. Derselbe radiale Abstand kann dadurch ausgedrückt werden, dass eine radial innenliegende Begrenzung sowohl der Reluktanzbereiche beziehungsweise der jeweiligen Aussparung sowie der zusätzlichen Reluktanzaussparung denselben Abstand von der Rotationsachse in radialer Richtung aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Reluktanzaussparung in Umfangsrichtung über ihre gesamte radiale Ausdehnung von beiden Reluktanzbereichen eingerahmt ist.According to a further development, it is provided that the respective reluctance areas of the second cutouts and the at least one additional reluctance cutout have the same radial extent and / or the same radial distance from the axis of rotation of the laminated core. In other words, the reluctance regions and the reluctance recess are then each arranged at the same radial distance from the axis of rotation. Alternatively or additionally, it can be provided that the additional reluctance cutout has the same radial extent or the same extent in the radial direction as the two reluctance regions of the two cutouts. In yet other words, it can be provided that the additional reluctance cutout extends over the entire radial extent of the respective reluctance areas between them. The same radial distance can be expressed in that a radially inner delimitation of both the reluctance regions or the respective recess and the additional reluctance recess have the same distance from the axis of rotation in the radial direction. It is particularly advantageous if the reluctance recess is framed in the circumferential direction over its entire radial extent by both reluctance regions.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Synchronmaschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine, mit einem Rotor, der ein erfindungsgemäßes Blechpaket aufweist. Zusätzlich weist der Rotor zumindest einen Permanentmagneten auf, wobei in den jeweiligen Magnettaschenbereichen der zumindest einen Aussparung ein jeweiliger Permanentmagnet angeordnet ist. In weiterer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass in einem Magnettaschenbereich mehrere Permanentmagnete angeordnet sind. Durch das erfindungsgemäße Blechpaket entsteht in der Synchronmaschine ein besonders hohes Reluktanzmoment, was bei gleicher Menge an permanentmagnetischem Material in dem oder den Permanentmagneten ein höheres Drehmoment nach sich zieht. Alternativ kann die Menge an permanentmagnetischem Material reduziert werden, um Kosten zu sparen. In diesem Fall kann dank des Reluktanzmoments dasselbe Drehmoment mit geringerer Menge permanentmagnetischen Materials erzeugt werden.A second aspect of the invention relates to a synchronous machine, in particular a permanently excited synchronous machine, with a rotor which has a laminated core according to the invention. In addition, the rotor has at least one permanent magnet, a respective permanent magnet being arranged in the respective magnet pocket areas of the at least one recess. In a further embodiment it can also be provided that several permanent magnets are arranged in a magnet pocket area. The laminated core according to the invention produces a particularly high reluctance torque in the synchronous machine, which is the case with the same amount of permanent magnetic material in the permanent magnet (s) results in a higher torque. Alternatively, the amount of permanent magnetic material can be reduced in order to save costs. In this case, thanks to the reluctance torque, the same torque can be generated with a smaller amount of permanent magnetic material.

Eine solche erfindungsgemäße Synchronmaschine eignet sich besonders gut für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft daher ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Synchronmaschine. Dabei ist die erfindungsgemäße Synchronmaschine des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs vorzugsweise mit wenigstens einem Rad des Kraftfahrzeugs drehmomentfest verbunden. Mit anderen Worten ist die Synchronmaschine dazu ausgebildet, das Kraftfahrzeug anzutreiben beziehungsweise zu beschleunigen. Die drehmomentfeste Verbindung kann dabei direkt, über eine Welle, über ein einstufiges Getriebe oder über ein mehrstufiges Getriebe bereitgestellt sein.Such a synchronous machine according to the invention is particularly suitable for use in a motor vehicle. A third aspect of the invention therefore relates to a motor vehicle with a synchronous machine according to the invention. The synchronous machine according to the invention of the motor vehicle according to the invention is preferably connected to at least one wheel of the motor vehicle in a torque-proof manner. In other words, the synchronous machine is designed to drive or accelerate the motor vehicle. The torque-proof connection can be provided directly, via a shaft, via a single-stage gear or via a multi-stage gear.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und der erfindungsgemäßen Synchronmaschine, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Blechpakets beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und der erfindungsgemäßen Synchronmaschine hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the motor vehicle according to the invention and the synchronous machine according to the invention which have features as they have already been described in connection with the further developments of the laminated core according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the motor vehicle according to the invention and the synchronous machine according to the invention are not described again here.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigten die 1 bis 5 jeweils ausschnittsweise und äußerst schematisch einen axialen Schnitt durch eine permanenterregte Synchronmaschine mit einem jeweiligen Blechpaket, welches Aussparungen mit einem jeweiligen Magnettaschenbereich und einem jeweiligen Reluktanzbereich aufweist.Exemplary embodiments of the invention are described below. To this end, the 1 until 5 in each case excerpts and extremely schematically an axial section through a permanently excited synchronous machine with a respective laminated core, which has recesses with a respective magnetic pocket area and a respective reluctance area.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention which are to be considered independently of one another and which also further develop the invention in each case independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols denote functionally identical elements.

Die 1 bis 5 zeigen jeweils eine elektrische Maschine 1 mit einem Stator 2 beziehungsweise Ständer und einem Rotor 3 in einem jeweiligen äußerst schematischen axialen Schnitt. Der Stator 2 und der Rotor 3 sind jeweils durch einen Luftspalt 13 voneinander beabstandet beziehungsweise getrennt. Der Stator 2 weist jeweils Wicklungen 12 zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes auf. Um mittels der elektrischen Maschine 1 ein Drehmoment zu erzeugen, müssen ein jeweiliges elektrisches beziehungsweise magnetisches Feld des Stators 2 und des Rotors 3 miteinander in einer Wirkverbindung stehen beziehungsweise verkettet werden. Vorliegend weist der Rotor 3 jeweils Permanentmagneten auf, welche die Wirkverbindung mit dem elektromagnetischen Feld der Wicklungen 12 eingehen können. Aufgrund dieser Beschaffenheit handelt es sich bei der elektrischen Maschine 1 um eine permanenterregte Synchronmaschine.the 1 until 5 each show an electrical machine 1 with a stator 2 or stator and a rotor 3 in a respective extremely schematic axial section. The stator 2 and the rotor 3 are each through an air gap 13th spaced from each other or separated. The stator 2 each has windings 12th to generate an alternating electromagnetic field. To by means of the electric machine 1 To generate a torque, a respective electric or magnetic field of the stator must be used 2 and the rotor 3 are in an operative connection with each other or are chained. In the present case, the rotor 3 each permanent magnet, which the operative connection with the electromagnetic field of the windings 12th can enter. Because of this nature, it is the electrical machine 1 a permanent magnet synchronous machine.

Bei den unterschiedlichen Ausführungsformen gemäß den 1 bis 5 weist der Rotor 3 jeweils ein Blechpaket 9 auf. Das Blechpaket 9 dient unter anderem der Leitung eines jeweiligen magnetischen Flusses der Permanentmagneten 8. Zudem dient das Blechpaket 9 der jeweiligen Positionierung und dem jeweiligen Halten der Permanentmagneten 8. Zum Aufnehmen der Permanentmagneten 8 weist das jeweilige Blechpaket 9 gemäß den 1 bis 5 Aussparungen 7 und 10 auf. Die Aussparungen 10 sind dabei beispielsweise nach herkömmlicher Art und Weise ausgeformt, weshalb diese hier nur optional und am Rande erwähnt sein sollen. Zusätzlich können weitere Aussparungen 11 vorgesehen sein, die keinen Permanentmagneten halten. Diese weiteren Aussparungen 11 dienen insbesondere einer Gewichtsreduzierung. Im Weiteren werden die Aussparungen 7, welche vorliegend besonders geformt sind, genauer beschrieben.In the different embodiments according to 1 until 5 points the rotor 3 one laminated core each 9 on. The sheet metal package 9 serves, among other things, to conduct a respective magnetic flux of the permanent magnets 8th . The laminated core is also used 9 the respective positioning and holding of the permanent magnets 8th . For holding the permanent magnets 8th indicates the respective laminated core 9 according to the 1 until 5 Recesses 7th and 10 on. The recesses 10 are formed, for example, in a conventional manner, which is why these should only be mentioned here optionally and in passing. Additional cutouts can also be made 11 be provided that do not hold a permanent magnet. These further cutouts 11 serve in particular to reduce weight. In addition, the recesses 7th , which are particularly shaped here, described in more detail.

Weiterhin bezugnehmend auf alle 1 bis 5 weisen die Aussparungen 7 jeweils einen Magnettaschenbereich 4 sowie einen Reluktanzbereich 5 auf. Im Falle von 5 ist die Aussparung 7 beispielhaft achsensymmetrisch geformt, insbesondere bezüglich einer radial verlaufenden Rotationsachse, wobei zwei Reluktanzbereiche 5 vorgesehen sind. Der jeweilige Magnettaschenbereich 4 einer jeweiligen Aussparung 7 ist dazu ausgebildet, einen jeweiligen Permanentmagneten 8 zu halten beziehungsweise zu fixieren. Insbesondere ist der jeweilige Magnettaschenbereich 4 zur Aufnahme des jeweiligen Permanentmagneten 8 ausgebildet. Die Magnettaschenbereiche 4 sind dabei jeweils derart geformt, dass diese einen bestimmungsgemäß geformten Permanentmagneten 8, wobei dieser vorzugsweise hinsichtlich Größe und/oder Form bestimmungsgemäß geformt ist, bezüglich zweier Raumrichtungen, welche unabhängig zueinander verlaufen, formschlüssig zu umfassen beziehungsweise zu halten. Insbesondere sind die jeweiligen Permanentmagneten 8 durch den jeweiligen Magnettaschenbereich 4 in radialer Richtung und in Umfangsrichtung durch Formschluss gehalten. Beispielsweise erlauben die jeweiligen Magnettaschenbereiche 4 eine Bewegbarkeit eines jeweiligen Permanentmagneten 8, auf dessen Größe und/oder Form der jeweilige Magnettaschenbereich 4 ausgestaltet ist, nur in axialer Richtung. Auf diese Weise ist eine große Stabilität des jeweiligen Permanentmagneten 8 in dem jeweiligen Magnettaschenbereich 4 ermöglicht.Still referring to all 1 until 5 indicate the recesses 7th each with a magnetic pocket area 4th as well as a reluctance range 5 on. In case of 5 is the recess 7th shaped axially symmetrically, in particular with respect to a radial axis of rotation, with two reluctance ranges 5 are provided. The respective magnetic pocket area 4th a respective recess 7th is designed to have a respective permanent magnet 8th to keep or to fix. In particular, the respective magnetic pocket area is 4th to accommodate the respective permanent magnet 8th educated. The magnetic pocket areas 4th are each shaped in such a way that they have a properly shaped permanent magnet 8th , wherein this is preferably shaped as intended with regard to size and / or shape, to encompass or hold in a form-fitting manner with regard to two spatial directions which run independently of one another. In particular, the respective permanent magnets 8th through the respective magnetic pocket area 4th held in the radial direction and in the circumferential direction by positive locking. For example, the respective magnetic pocket areas allow 4th a mobility of a respective permanent magnet 8th , the size and / or shape of the respective magnetic pocket area 4th is designed, only in the axial direction. In this way there is great stability of the respective permanent magnet 8th in the respective magnetic pocket area 4th enables.

Zusätzlich weisen die jeweiligen Aussparungen 7 den jeweiligen Reluktanzbereich 5 auf. Der jeweilige Reluktanzbereich 5 ist dabei ebenfalls ausgespart von einem Material des Blechpakets 9. Beispielsweise kann der jeweilige Reluktanzbereich 5 luftgefüllt sein. Die jeweiligen Reluktanzbereiche 5 weisen jeweils zumindest gemäß einer Raumrichtung in der axialen Schnittebene eine Ausdehnung auf, die größer ist als die Ausdehnung des Magnettaschenbereichs 4 beziehungsweise des darin enthaltenen Permanentmagneten 8 senkrecht zu dessen Haupterstreckungsrichtung (also in Querrichtung des jeweiligen Magnettaschenbereichs 4 oder des Permanentmagneten 8). Insbesondere kann die Ausdehnung des Magnettaschenbereichs 4 beziehungsweise des jeweiligen Permanentmagneten 8 senkrecht zu dessen Haupterstreckungsrichtung als Breite bezeichnet werden. Eine Ausdehnung längs zu der Haupterstreckungsrichtung kann dabei jeweils als Länge bezeichnet werden. Die Ausdehnungen für Länge und Breite beziehen sich dabei jeweils auf die axiale Schnittebene, insbesondere die axiale Schnittebene welche in den 1 bis 4 gezeigt ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass der jeweilige Reluktanzbereich 5 in der axialen Schnittebene durch das Blechpaket 9 eine Ausdehnung senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs 4 derselben Aussparung 7 aufweist, welche größer ist als die Ausdehnung des genannten Magnettaschenbereichs 4 senkrecht zu dessen Haupterstreckungsrichtung. Allgemein kann die Ausdehnung des Reluktanzbereichs 5 einer jeweiligen Aussparung 7 somit zumindest bezüglich einer beliebigen Raumrichtung größer sein als die Breite des Magnettaschenbereichs 4 derselben Aussparung 7. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass diese Raumrichtung senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung des Magnettaschenbereichs 4 derselben Aussparung 7 verläuft. In nochmals weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Ausdehnung des Reluktanzbereichs 5 einer jeweiligen Aussparung 7 bezüglich zweier in der axialen Schnittebene verlaufender Raumrichtungen jeweils größer ist als die Breite des Magnettaschenbereichs 4 derselben Aussparung 7 beziehungsweise des darin enthaltenen Permanentmagneten 8. Auf diese Weise ist jeweils gewährleistet, dass die jeweiligen Reluktanzbereiche 5 verglichen mit der Größe des Permanentmagneten 8 vergleichsweise groß sind.In addition, the respective recesses 7th the respective reluctance range 5 on. The respective reluctance range 5 is also left out of a material of the laminated core 9 . For example, the respective reluctance range 5 be air-filled. The respective reluctance ranges 5 each have an extent in at least one spatial direction in the axial sectional plane which is greater than the extent of the magnetic pocket area 4th or the permanent magnet contained therein 8th perpendicular to its main direction of extent (i.e. in the transverse direction of the respective magnetic pocket area 4th or the permanent magnet 8th ). In particular, the extent of the magnetic pocket area 4th or the respective permanent magnet 8th perpendicular to its main direction of extent are referred to as the width. An extension along the main extension direction can be referred to as a length. The dimensions for length and width each relate to the axial section plane, in particular the axial section plane which is in the 1 until 4th is shown. In particular, it is provided that the respective reluctance range 5 in the axial cutting plane through the laminated core 9 an extension perpendicular to the main direction of extent of the magnetic pocket area 4th same recess 7th has, which is greater than the extent of said magnetic pocket area 4th perpendicular to its main direction of extent. In general, the extent of the reluctance range 5 a respective recess 7th thus be greater than the width of the magnetic pocket area at least with respect to any spatial direction 4th same recess 7th . It can preferably be provided that this spatial direction is perpendicular to the main direction of extent of the magnetic pocket area 4th same recess 7th runs. In yet another embodiment, it can be provided that the extension of the reluctance range 5 a respective recess 7th is greater than the width of the magnetic pocket area with respect to two spatial directions running in the axial sectional plane 4th same recess 7th or the permanent magnet contained therein 8th . In this way it is ensured in each case that the respective reluctance ranges 5 compared to the size of the permanent magnet 8th are comparatively large.

Wird bei den 1 bis 5 jeweils eine Skelettlinie in einem jeweiligen Reluktanzbereich 5 gelegt, so fällt auf, dass diese gedachte Skelettlinie jeweils stark von der Haupterstreckungsrichtung der jeweiligen Magnettaschenbereiche der jeweils selben Aussparung 7 abknickt. Dieses Abknicken der Skelettlinie erfolgt dabei fortlaufend mit größer werdendem Abstand von dem jeweiligen Magnettaschenbereich 4 derselben Aussparung 7. Der Winkel zwischen dem Ende der Skelettlinie und der Haupterstreckungsrichtung des jeweiligen Magnettaschenbereichs 4 derselben Aussparung beziehungsweise des Permanentmagneten 8 kumuliert sich dabei jeweils auf zirka 150 Grad. Mit anderen Worten beträgt der Winkel am Ende der Skelettlinie jeweils 150 Grad in etwa. Dem liegt zugrunde, dass es sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, wenn der genannte Winkel zumindest 60 Grad, zumindest 90 Grad oder zumindest 120 Grad beträgt. Durch ein solches Abknicken der Skelettlinie des jeweiligen Reluktanzbereichs 5 kann das Drehmoment der elektrischen Maschine 1 optimiert werden.Used by the 1 until 5 one skeleton line in each case in a respective reluctance range 5 It is noticeable that this imaginary skeleton line in each case differs greatly from the main direction of extent of the respective magnetic pocket areas of the same recess in each case 7th kinks. This kinking of the skeleton line takes place continuously with increasing distance from the respective magnetic pocket area 4th same recess 7th . The angle between the end of the skeleton line and the main direction of extent of the respective magnetic pocket area 4th the same recess or the permanent magnet 8th This accumulates to around 150 degrees in each case. In other words, the angle at the end of the skeleton line is approximately 150 degrees in each case. This is based on the fact that it has proven to be particularly advantageous if the angle mentioned is at least 60 degrees, at least 90 degrees or at least 120 degrees. By kinking the skeleton line of the respective reluctance range in this way 5 can be the torque of the electric machine 1 be optimized.

Bei den 1 bis 4 sind zwei Aussparungen 7 jeweils paarweise und symmetrisch zueinander angeordnet. Dabei sind die paarweise angeordneten Aussparungen 7 V-förmig angeordnet. Die genannte Symmetrie liegt dabei bezüglich einer radial verlaufenden Symmetrieachse vor. Eine solche V-förmige Anordnung hat sich insgesamt als besonders vorteilhaft erwiesen. Zwischen den Reluktanzbereichen 5 der beiden paarweise angeordneten Aussparungen 7 befindet sich gemäß den 1 und 2 jeweils ein Steg. Mit anderen Worten sind die Reluktanzbereiche 5 der beiden paarweise angeordneten Aussparungen 7 durch einen Steg voneinander getrennt. Der Steg ist dabei insbesondere aus demselben Material gefertigt wie das übrige Blechpaket 9. Die 1 und 2 unterscheiden sich im Wesentlichen anhand der unterschiedlichen Anzahl weiterer Aussparungen sowie anhand der Form des jeweiligen Reluktanzbereichs 5 der Aussparungen 7.Both 1 until 4th are two recesses 7th each arranged in pairs and symmetrically to one another. The recesses 7, which are arranged in pairs, are arranged in a V-shape. The symmetry mentioned is present with respect to a radially extending axis of symmetry. Such a V-shaped arrangement has proven particularly advantageous overall. Between the reluctance ranges 5 of the two recesses arranged in pairs 7th is located according to the 1 and 2 one bridge each. In other words, are the ranges of reluctance 5 of the two recesses arranged in pairs 7th separated from each other by a bar. The web is in particular made of the same material as the rest of the laminated core 9 . the 1 and 2 differ essentially on the basis of the different number of further recesses and on the basis of the shape of the respective reluctance range 5 of the recesses 7th .

In den 3 und 4 ist zu erkennen, dass zwischen den Reluktanzbereichen 5 der beiden Aussparungen 7 weitere Reluktanzaussparungen 6 angeordnet sind. Im Falle von 3 ist das eine einzige Reluktanzaussparung 6, zwischen den Reluktanzbereichen 5. Die einzelne weitere Reluktanzaussparungen 6 weist dabei dieselbe radiale Ausdehnung sowie dieselbe radiale Position wie die Reluktanzbereiche 5 der beiden Aussparungen 7 auf. Mit anderen Worten ist die Reluktanzaussparung 6 in ihrer gesamten radialen Ausdehnung durch die beiden Reluktanzbereiche 5 der beiden Aussparungen 7 eingerahmt. Diese Einrahmung besteht dabei insbesondere in der axialen Schnittebene in Umfangsrichtung.In the 3 and 4th it can be seen that between the reluctance ranges 5 of the two recesses 7th further reluctance cutouts 6th are arranged. In case of 3 is that a single reluctance recess 6th , between Reluctance ranges 5 . The single more reluctance cutouts 6th has the same radial extent and the same radial position as the reluctance areas 5 of the two recesses 7th on. In other words, it is the reluctance recess 6th in their entire radial extent through the two reluctance ranges 5 of the two recesses 7th framed. This framing consists in particular in the axial section plane in the circumferential direction.

In 4 sind die drei weiteren Reluktanzaussparungen 6 in ihrer gesamten radialen Ausdehnung in der Umfangsrichtung durch die beiden Reluktanzbereiche 5 der beiden Aussparungen 7 eingerahmt. Insgesamt, also zusammengenommen, weisen die beiden weiteren Reluktanzaussparungen 6 dabei dieselbe radiale Ausdehnung sowie radiale Position wie die Reluktanzbereiche 5 auf.In 4th are the three other reluctance cutouts 6th in their entire radial extent in the circumferential direction through the two reluctance regions 5 of the two recesses 7th framed. Overall, that is, taken together, the two further reluctance cutouts have 6th the same radial extent and radial position as the reluctance areas 5 on.

Die Speichen, die in radialer Richtung verlaufen, sind nötig, um die Festigkeitsanforderungen des Rotors erfüllen zu können. Reluktanzbereiche 5 und weitere Reluktanzaussparungen 6 ohne Speichen sind auch möglich. Die Speichen haben eine optimale Breite. Sie sind so dick, dass sie auslegungsgemäße Ziehkräfte (stammend aus Zentrifugalkräften) aushalten und somit festigkeitstechnisch die Minimalerforderungen erfüllen. Andererseits sind aber so dünn, dass sie magnetisch in Sättigung gehen. Magnetische Sättigung bedeutet, dass das Eisenmaterial im Bereich der Speichen zwischen den Reluktanzbereichen 5 und/oder weiteren Reluktanzaussparung 6 eine sehr hohe Flussdichte, z.B. 2,5 T, aufweist, welche größer ist als ein Kniepunkt der Flussdichte, z.B. 2 T. Die relative Permeabilität µ_r wird dann kleiner, als für eine Flussdichte unterhalb des Kniepunkts. Das bedeutet, dass das Eisenmaterial im Bereich der Speichen magnetisch nicht mehr so leitfähig ist, als in anderen Bereichen des Blechpakets 9. Damit die Speichen als Flussbarriere funktionieren, sind diese so ausgelegt, dass sie so dünn sind wie das festigkeitstechnisch möglich ist. Wegen dem Flussbarriere-Effekt, ist der magnetische Streufluss durch eine Speiche reduziert.The spokes, which run in the radial direction, are necessary in order to be able to meet the strength requirements of the rotor. Reluctance ranges 5 and further reluctance cutouts 6th without spokes are also possible. The spokes have an optimal width. They are so thick that they can withstand the pulling forces according to the design (originating from centrifugal forces) and thus meet the minimum requirements in terms of strength. On the other hand, they are so thin that they are magnetically saturated. Magnetic saturation means that the iron material in the area of the spokes is between the reluctance areas 5 and / or further reluctance recess 6th has a very high flux density, for example 2.5 T, which is greater than a knee point of the flux density, for example 2 T. The relative permeability μ _r then becomes smaller than for a flux density below the knee point. This means that the iron material in the area of the spokes is no longer as magnetically conductive as in other areas of the laminated core 9 . In order for the spokes to function as a flow barrier, they are designed in such a way that they are as thin as possible in terms of strength. Because of the flux barrier effect, the magnetic leakage flux through a spoke is reduced.

Die elektrische Maschine 1 aus 3 stellt bei einem Strom von 480 A und einer Spannung von 576 V ein Drehmoment von 509 Nm bereit. Eine elektrische Maschine ohne Optimierung der Reluktanzbereiche 5 und weiteren Reluktanzaussparung 6 erzeugt bei gleichem Strom und Spannung ein Drehmoment von 493,7 Nm. Somit weist die elektrische Maschine 1 aus 3 dank der Optimierung ein um 3,3 % erhöhtes Drehmoment auf. Die elektrische Maschine 1 aus 1 stellt bei einem Strom von 480 A und einer Spannung von 576 V ein Drehmoment von 497 Nm bereit.The electric machine 1 the end 3 provides a torque of 509 Nm at a current of 480 A and a voltage of 576 V. An electrical machine without optimizing the reluctance ranges 5 and further reluctance recess 6th generates a torque of 493.7 Nm with the same current and voltage. Thus, the electrical machine 1 the end 3 thanks to the optimization, a 3.3% increase in torque. The electric machine 1 the end 1 provides a torque of 497 Nm at a current of 480 A and a voltage of 576 V.

Insgesamt zeigen die Ausführungsbeispiele, wie Reluktanzbereiche, die Teil derselben Aussparung sind wie auch die Magnethalterbereiche bei entsprechender Ausformung ein zusätzliches Reluktanzmoment und somit ein erhöhtes Drehmoment der elektrischen Maschine ermöglichen oder für dasselbe Drehmoment eine geringere Masse permanentmagnetischen Materials erfordern. Es ergibt sich entweder ein erhöhtes Drehmoment oder geringere Kosten durch die Einsparung an teurem permanentmagnetischen Material.Overall, the exemplary embodiments show how reluctance areas that are part of the same recess as the magnet holder areas with a corresponding shape enable an additional reluctance torque and thus an increased torque of the electrical machine or require a lower mass of permanent magnetic material for the same torque. There is either an increased torque or lower costs due to the saving of expensive permanent magnetic material.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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DE 102017209247 A1 [0008]
DE 102018103356 A1 [0009]

Claims

Laminated core (9) for a permanently excited synchronous machine (1), with at least one recess (7), the at least one recess (7) forming a magnetic pocket area (4) in some areas, and the at least one recess (7) in the magnetic pocket area (4 ) is designed to positively enclose a permanent magnet (8) of intended shape and size at least with respect to two independent spatial directions, characterized in that the at least one recess (7) has a reluctance area (5) in an area different from the magnet pocket area (4) , wherein in an axial sectional plane through the laminated core (9) an extension of the at least one recess (7) along a spatial direction in the reluctance region (5) is greater than in the magnetic pocket region (4), the spatial direction being perpendicular to a main direction of extension of the magnetic pocket region ( 4) runs.

The laminated core (9) Claim 1 , characterized in that the main direction of extent of the magnetic pocket area (4) runs in the axial section plane between the poles of a permanent magnet (8) arranged as intended in the magnetic pocket area (4).

The laminated core (9) Claim 1 or 2 , characterized in that in the axial sectional plane a skeleton line of the reluctance region (5) on its side facing away from the magnetic pocket region (4) has an angle with respect to the main direction of extent of the magnetic pocket region (4) of at least 60 °, at least 90 ° or at least 120 °.

Laminated core (9) according to one of the preceding claims, characterized in that the reluctance area (5) has an extent in the axial section plane with respect to two independent spatial directions which is greater than the extent of the magnetic pocket area (4) perpendicular to its main direction of extent.

Laminated core (9) according to one of the preceding claims, characterized in that the main direction of extent of the magnetic pocket area (4) is at an angle of at least 20 ° or at least 30 ° to a radial direction with respect to the axis of rotation of the laminated core (9) and an end face of the magnetic pocket area (4) is closer to the thing of rotation than the end face opposite this end face.

The laminated core (9) Claim 5 , characterized in that the reluctance area (5) is arranged on the face of the magnetic pocket area which is closer to the axis of rotation.

Laminated core (9) according to one of the preceding claims, characterized in that two recesses (7) are arranged in a V shape with respect to their respective main direction of extent of the respective magnetic pocket area (4).

The laminated core (9) Claim 7 , characterized in that a spoke is arranged between the respective reluctance regions (5) of the two recesses (7), which spoke in particular runs in the radial direction.

The laminated core (9) Claim 7 or 8th , characterized in that at least one additional reluctance recess (6) is arranged between the respective reluctance regions (5) of the two recesses (7).

The laminated core (9) Claim 9 , characterized in that the respective reluctance areas (5) of the two recesses (7) and the at least one additional reluctance recess (6) have the same radial extent and / or the same radial distance from the axis of rotation of the laminated core (9).

Synchronous machine (1) with a rotor (3) which has a laminated core (9) according to one of the preceding claims and permanent magnets (8) of intended shape and size arranged in the magnet pocket area (4).

Motor vehicle with a synchronous machine (1) according to Claim 11 , wherein the synchronous machine is connected to at least one wheel of the motor vehicle in a torque-proof manner.