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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Maschine aus der
US10530205 B2 bekannt, mit einem um eine Rotorachse rotierbaren Rotorkörper, insbesondere ein Rotorblechpaket, der bezogen auf einen Querschnitt mehrere Rotorpole mit jeweils einer Polmittelachse aufweist, wobei der jeweilige Rotorpol durch die jeweilige Polmittelachse in zwei Polhälften geteilt ist, wobei alle Rotorpole jeweils eine zweilagige Magnetanordnung umfassend mehrere Permanentmagnete aufweisen. Die jeweilige Magnetanordnung erstreckt sich über beide Polhälften des jeweiligen Rotorpols und umfasst in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse gesehen jeweils eine innere Lage und eine äußere Lage. Die innere Lage weist mindestens vier Magnete und die äußere Lage mindestens einen Magnet auf. Die Magnete der Magnetanordnung sind in Magnettaschen des Rotorkörpers vorgesehen, wobei die Magnettaschen jeweils unter einem Neigungswinkel zur Polmittelachse angeordnet sind. Der Neigungswinkel ist jeweils zwischen der Polmittelachse und einer Neigungsachse der jeweiligen Magnettasche gebildet. Die jeweilige Magnettasche hat eine Taschenbreite, die in Richtung der Neigungsachse zwischen zwei weitesten Taschenpunkten gebildet ist.
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Vorteile der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Rotor einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Drehzahlfestigkeit des Rotors erhöht wird, indem in zumindest einem der Rotorpole die in derselben Polhälfte liegenden Magnete der inneren Lage in separaten Magnettaschen angeordnet sind, wodurch zwischen den separaten Magnettaschen der inneren Lage ein Brückensteg gebildet ist, und indem die beiden separaten Magnettaschen unterschiedliche Neigungswinkel haben und dass eine der beiden separaten Magnettaschen mit einem Taschenabschnitt über eine im weitesten Taschenpunkt auf der Neigungsachse der anderen separaten Magnettasche liegende Senkrechte hinausreicht. Auf diese Weise ergibt sich ein erfindungsgemäßer Brückensteg in der inneren Lage.
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Die höhere Drehzahlfestigkeit wird erreicht, da der erfindungsgemäße Brückensteg eine gute, wenn auch nicht exakt radiale Ausrichtung in Richtung der Fliehkraft aufweist, so dass der Brückensteg überwiegend auf Zug und weniger auf Biegung und/oder Scherung beansprucht wird. Zusätzlich kann der Brückensteg derart dimensioniert sein, dass er nur minimale Streuverluste bewirkt.
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Die Magnettaschen haben jeweils zwei sich gegenüberliegende geradlinige Taschenbreitseiten zur Flussdurchleitung durch den jeweiligen Magneten, wobei die Neigungsachse der jeweiligen Magnettasche parallel zu den beiden Taschenbreitseiten verläuft.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors der elektrischen Maschine möglich.
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Nach einem vorteilhaften ersten Ausführungsbeispiel können die in derselben Polhälfte liegenden Magnettaschen der inneren Lage jeweils derart ausgebildet sein, dass eine Neigungsachse des Magnets, der in der bezüglich der Polmittelachse äußeren Magnettasche der inneren Lage angeordnet ist, zur Polmittelachse hin radial innen an der inneren Magnettasche der inneren Lage vorbei verläuft. Auf diese Weise liegt der bezüglich der Polmittelachse innere Magnet der inneren Lage bezüglich der Rotorachse weiter radial außen und damit näher am Außenumfang des Rotors, so dass ein höheres maximales Drehmoment und eine höhere Leistung der elektrischen Maschine erreichbar ist.
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Nach einem vorteilhaften zweiten Ausführungsbeispiel können die in derselben Polhälfte liegenden Magnettaschen der inneren Lage jeweils derart ausgebildet sein, dass eine Neigungsachse des Magnets, der in der bezüglich der Polmittelachse inneren Magnettasche der inneren Lage angeordnet ist, in von der Polmittelachse abgewandter Richtung radial innen an der äußeren Magnettasche der inneren Lage vorbei verläuft. Auf diese Weise liegt der bezüglich der Polmittelachse innere Magnet der inneren Lage bezüglich der Rotorachse weiter radial innen und damit weiter weg vom Außenumfang des Rotors bzw. von einem Luftspalt, so dass sich für diesen Magnet eine höhere Entmagnetisierungsfestigkeit ergibt.
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Die Magnete haben jeweils zwei Magnetbreitseiten zur magnetischen Flussdurchleitung, wobei die Neigungsachse des jeweiligen Magnets parallel zu einer der Magnetbreitseiten verläuft.
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Besonders vorteilhaft ist, dass der jeweilige Brückensteg in seiner Verlängerung innerhalb des jeweiligen Rotorpols unter einem Winkel durch die jeweilige Polmittelachse führt. Auf diese Weise erhält der jeweiligeBrückensteg eine gute, wenn auch nicht exakt radiale Ausrichtung in Richtung der Fliehkraft, so dass der jeweilige Brückensteg überwiegend auf Zug und weniger auf Biegung und/oder Scherung beansprucht wird.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die innere Lage der jeweiligen Magnetanordnung bogenförmig oder C-förmig verläuft, wobei innerhalb der inneren Lage an den Brückenstegen jeweils eine Lagenabschnittsüberlappung gebildet ist. Durch die Lagenabschnittsüberlappung wird eine höhere Drehzahlfestigkeit bei geringen Streuverlusten erreicht. Durch die bogenförmige innere Lage der Magnetanordnung kann eine hohes maximales Drehmoment und eine hohe Leistung der elektrischen Maschine erreicht werden.
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Sehr vorteilhaft ist es, wenn in der äußeren Lage der jeweiligen Magnetanordnung zwei V-förmig angeordnete Magnete oder ein einzelner, auf der jeweiligen Polmittelachse liegender Magnet vorgesehen sind. Auf diese Weise kann das maximale Drehmoment und die Leistung der elektrischen Maschine weiter erhöht werden.
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Auch vorteilhaft ist, wenn die Magnete der jeweiligen Magnetanordnung symmetrisch bezüglich der jeweiligen Polmittelachse angeordnet sind. Auf diese Weise wird ein homogenes Magnetfeld im jeweiligen Rotorpol erreicht.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor.
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Figurenliste
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotorpols eines Rotors einer elektrischen Maschine und
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotorpols eines Rotors einer elektrischen Maschine.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotorpols eines Rotors einer elektrischen Maschine.
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Der erfindungsgemäße Rotor 1 einer elektrischen Maschine umfasst einen um eine Rotorachse 2 rotierbaren Rotorkörper 3, beispielsweise ein Rotorblechpaket, der bezogen auf einen Querschnitt mehrere Rotorpole 4 mit jeweils einer Polmittelachse 5 aufweist. Der jeweilige Rotorpol 4 ist durch die jeweilige Polmittelachse 5 in zwei Polhälften 4.1 geteilt. Mehrere, insbesondere alle, der Rotorpole 4 haben jeweils eine zweilagige Magnetanordnung 6 umfassend mehrere Magnete 7, insbesondere Permanentmagnete. Die jeweilige Magnetanordnung 6 erstreckt sich über beide Polhälften 4.1 des jeweiligen Rotorpols 4 und umfasst in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 2 gesehen jeweils eine innere Lage 6.1 und eine äußere Lage 6.2. Die innere Lage 6.1 weist mindestens vier Magnete 7 und die äußere Lage 6.2 mindestens einen Magnet 7 auf.
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Die Magnete 7 der Magnetanordnung 6 liegen in Magnettaschen 9 des Rotorkörpers 3. Die Magnettaschen 9 sind jeweils unter einem Neigungswinkel α zur Polmittelachse 5 angeordnet, wobei der Neigungswinkel α jeweils zwischen der Polmittelachse 5 und einer Neigungsachse 10 der jeweiligen Magnettasche 9 gebildet ist. Die Magnettaschen 9 haben jeweils zwei sich gegenüberliegende geradlinige Taschenbreitseiten 9.1 zur magnetischen Flussdurchleitung durch den jeweiligen Magneten 7, wobei die Neigungsachse 10 der jeweiligen Magnettasche 9 parallel zu den beiden Taschenbreitseiten 9.1 verläuft. Die jeweilige Magnettasche 9 hat eine Taschenbreite B, die in Richtung der Neigungsachse 10 zwischen zwei weitesten Taschenpunkten 9.2 mit weitester Erstreckung gebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist zur Erhöhung der Drehzahlfestigkeit des Rotors 1 vorgesehen, dass in zumindest einem der Rotorpole 4 die in derselben Polhälfte 4.1 liegenden Magnete 7 der inneren Lage 6.1 in separaten Magnettaschen 9 angeordnet sind, wodurch zwischen den separaten Magnettaschen 9 der inneren Lage 6.1 ein Brückensteg 11 gebildet ist. Die beiden separaten Magnettaschen 9 haben erfindungsgemäß unterschiedliche Neigungswinkel α. Außerdem reicht eine der beiden separaten Magnettaschen 9 der inneren Lage 6.1, nach dem ersten Ausführungsbeispiel beispielsweise die innere Magnettasche 9i der inneren Lage 6.1, mit einem Taschenabschnitt 9.3 über eine im weitesten Taschenpunkt 9.2 auf der Neigungsachse 10 der anderen Magnettasche 9 liegende Senkrechte 12 hinaus.
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Für eine der beiden separaten Magnettaschen 9 der inneren Lage 6.1 führt zumindest eine der zugehörigen Taschenbreitseiten 9.1 in der Verlängerung durch zumindest eine der Taschenbreitseiten 9.1 der anderen separaten Magnettasche 9.1. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel verläuft zumindest eine Taschenbreitseite 9.1 der bezüglich der Polmittelachse 5 inneren Magnettasche 9i der inneren Lage 6.1 in der Verlängerung durch zumindest eine Taschenbreitseite 9.1 der äußeren Magnettasche 9a der inneren Lage 6.1.
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Nach dem ersten Ausführungsbeispiel in 1 sind die in derselben Polhälfte 4.1 liegenden Magnettaschen 9 der inneren Lage 6.1 jeweils derart ausgebildet, dass eine Neigungsachse 14 des Magnets 7, der in der bezüglich der Polmittelachse 5 äußeren Magnettasche 9a der inneren Lage 6.1 angeordnet ist, zur Polmittelachse 5 hin radial innen an der bezüglich der Polmittelachse 5 inneren Magnettasche 9i der inneren Lage 6.1 vorbei verläuft. Auf diese Weise führt der jeweilige Brückensteg 11 in seiner Verlängerung innerhalb des jeweiligen Rotorpols 4 unter einem Stegwinkel β durch die Polmittelachse 5.
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Die Magnete 7 haben jeweils zwei Magnetbreitseiten 7.1, die mit den Taschenbreitseiten 9.1 der jeweiligen Magnettasche 9 zusammenwirken, wobei die Neigungsachse 14 des jeweiligen Magnets 7 parallel zu einer der Magnetbreitseiten 7.1 verläuft.
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Die innere Lage 6.1 der jeweiligen Magnetanordnung 6 ist beispielsweise bogenförmig oder C-förmig ausgeführt, wobei innerhalb der inneren Lage 6.1 an den Brückenstegen 11 jeweils eine Lagenabschnittsüberlappung 15 gebildet ist.
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Zwischen den inneren Magnettaschen 9 der inneren Lage 6.1 ist ein innerer Zentralsteg 17 gebildet, dessen Stegbreite beispielsweise größer oder gleich groß ausgebildet ist als bzw. wie eine Stegbreite des Brückenstegs 11. Der innere Zentralsteg 17 kann aufgrund des erfindungsgemäßen Brückenstegs 11 dünner als im Stand der Technik ausgeführt werden.
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In der äußeren Lage 6.2 der jeweiligen Magnetanordnung 6 können nach 1 und 2 zwei V-förmig angeordnete Magnete 7 vorgesehen sein. Alternativ kann in der äußeren Lage 6.2 der jeweiligen Magnetanordnung 6 ein einzelner, auf der jeweiligen Polmittelachse 5 liegender Magnet 7 ausgeführt sein.
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Die Magnete 7 der jeweiligen Magnetanordnung 6 sind beispielsweise symmetrisch bezüglich der jeweiligen Polmittelachse 5 angeordnet.
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2 zeigt in zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotorpols eines Rotors einer elektrischen Maschine.
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Bei dem Rotorpol nach 2 sind die gegenüber dem Rotorpol nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Das zweite Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 lediglich in der nachfolgend beschriebenen anderen Anordnung der beiden separaten Magnettaschen 9 der inneren Lage 6.1. Darüber hinaus ist das zweite Ausführungsbeispiel wie das erste Ausführungsbeispiel ausgebildet.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel nach 2 reicht beispielsweise die äußere Magnettasche 9a der inneren Lage 6.1 mit einem Taschenabschnitt 9.3 über die Senkrechte 12 der inneren Magnettasche 9i hinaus.
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Die in derselben Polhälfte liegenden Magnettaschen 9 der inneren Lage 6.1 sind nach dem zweiten Ausführungsbeispiel jeweils derart ausgebildet, dass eine Neigungsachse 14 des Magnets 7, der in der bezüglich der Polmittelachse 5 inneren Magnettasche 9i der inneren Lage 6.1 angeordnet ist, in von der Polmittelachse 5 abgewandter Richtung radial innen an der äußeren Magnettasche 9a der inneren Lage 6.1 vorbei verläuft.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel verläuft zumindest eine Taschenbreitseite 9.1 der bezüglich der Polmittelachse 5 äußeren Magnettasche 9a der inneren Lage 6.1 in der Verlängerung durch zumindest eine Taschenbreitseite 9.1 der inneren Magnettasche 9i der inneren Lage 6.1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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