DE102022001864A1 - Rotor for an electrical machine, and electrical machine with a corresponding rotor - Google Patents

Rotor for an electrical machine, and electrical machine with a corresponding rotor Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (1) für eine elektrische Maschine (2), wobei der Rotor (1) in Bezug zu einer Rotorachse (3) drehbar ist und der Rotor (1) einen Rotoraußenumfang (4) aufweist, wobei- der Rotor (1) mehrere am Rotoraußenumfangs (4) des Rotors (1) ausgebildete Auswölbungen (5) aufweist, und- die mehreren Auswölbungen (5) in Umfangsrichtung betrachtet am Rotoraußenumfang (4) verteilt angeordnet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine (2).The invention relates to a rotor (1) for an electrical machine (2), the rotor (1) being rotatable in relation to a rotor axis (3) and the rotor (1) having a rotor outer circumference (4), the rotor ( 1) has a plurality of bulges (5) formed on the rotor outer circumference (4) of the rotor (1), and the plurality of bulges (5) are arranged distributed on the rotor outer circumference (4) viewed in the circumferential direction. The invention also relates to an electrical machine (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor in Bezug zu einer Rotorachse drehbar ist und der Rotor einen Rotoraußenumfang aufweist.The invention relates to a rotor for an electrical machine, the rotor being rotatable in relation to a rotor axis and the rotor having a rotor outer circumference.

Des Weiteren betrifft die Erfindung Elektrische Maschine, mit einem Stator, welcher zur Aufnahme von Statorwicklungen ausgebildet ist.Furthermore, the invention relates to an electrical machine with a stator, which is designed to accommodate stator windings.

Elektrische betriebene Maschinen, wie beispielsweise Drehstrommaschine, Synchronmaschinen, Asynchronmaschinen oder anderweitige elektrische Maschinen, werden insbesondere für die E-Mobilität von Fahrzeugen benötigt. Elektrisch betriebene Fahrzeuge, wie Hybridfahrzeug, Plug-in-Fahrzeug oder Elektrofahrzeug, weisen ein elektrisches Antriebsaggregat beziehungsweise einen elektrischen Motor auf. Dieser benötigt eine elektrische Maschine.Electrically operated machines, such as three-phase machines, synchronous machines, asynchronous machines or other electrical machines, are required in particular for the e-mobility of vehicles. Electrically operated vehicles, such as hybrid vehicles, plug-in vehicles or electric vehicles, have an electric drive assembly or an electric motor. This requires an electric machine.

Beispielsweise kommen bei Traktionsantrieben beziehungsweise elektrischen Antrieben in elektrisch betriebenen Fahrzeugen permanentmagneterregte Synchronmaschinen mit innenliegenden Magneten (IPMSM) zum Einsatz. Dieser Art von Synchronmaschine weist eine hohe Leistungs- und Drehmomentdichte auf. Die innenanliegenden Magnete dieser Art Synchronmaschine sind insbesondere vergrabene Magnete.For example, permanent-magnet synchronous machines with internal magnets (IPMSM) are used in traction drives or electric drives in electrically operated vehicles. This type of synchronous machine has a high power and torque density. The internal magnets of this type of synchronous machine are, in particular, buried magnets.

Vor allem weisen elektrische Maschinen, insbesondere elektrische Drehstrommaschinen, eine negative NVH („noise vibration harshness“ - Geräusch, Vibration, Rauigkeit) auf. Dies ist besonders ungünstig für Personenkraftwagen mit einem elektrischen Antriebssystem, da dies vor allem für die Passagiere als störend empfunden werden kann.Above all, electrical machines, in particular electrical three-phase machines, have a negative NVH ("noise vibration harshness" - noise, vibration, roughness). This is particularly unfavorable for passenger cars with an electric drive system, since this can be perceived as a nuisance, especially for the passengers.

Beispielsweise offenbart die DE 10 2016 109 584 A1 , die WO 2018/139675 A1 elektrische Maschinen, bei welchen der Außenradius des Rotors eine Einkerbung oder Nut aufweist, um den Magnetfluss zu optimieren.For example, the DE 10 2016 109 584 A1 , the WO 2018/139675 A1 electrical machines in which the outer radius of the rotor has a notch or groove to optimize the magnetic flux.

Des Weiteren offenbart beispielsweise die DE 10 2007 041 099 A1 dass ein Rotorquerschnitt in einer Art Kleber geformt ist, sodass die Magnete unter einer Art Zwischenstelle mit einem verjüngten Außenradius versehen sein können. Dabei ist hier der Außenradius abhängig von einem Winkel.Furthermore, for example, disclosed DE 10 2007 041 099 A1 that a rotor cross-section is shaped in a kind of glue, so that the magnets can be provided with a tapered outer radius under a kind of intermediate point. Here, the outer radius depends on an angle.

Ebenfalls offenbart die DE 10 2018 118 409 A1 , die DE 11 208 91 567 A1 und die EP 3 154 175 einen Rotor mit einem einheitlichen Außenradius, der an bestimmten Stellen durch Einschnitte, Nuten oder Einkerbungen unterbrochen ist.Also revealed the DE 10 2018 118 409 A1 , the DE 11 208 91 567 A1 and the EP 3 154 175 a rotor with a uniform outer radius which is interrupted at certain points by cuts, grooves or indentations.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Rotor für eine elektrische Maschine zu schaffen, mit welchem hör- oder spürbare Schwingungen, welche durch den Rotor beziehungsweise die elektrische Maschine hervorgerufen werden, reduziert werden.One object of the present invention is therefore to create a rotor for an electrical machine with which audible or perceptible vibrations which are caused by the rotor or the electrical machine are reduced.

Diese Aufgabe wird durch einen Rotor gemäß Patentanspruch 1 und eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by a rotor according to patent claim 1 and an electrical machine according to patent claim 7 . Useful further developments result from the dependent patent claims.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor in Bezug zu einer Rotorachse drehbar ist und der Rotor einen Rotoraußenumfang aufweist, aufweisend:

  • - mehrere am Rotoraußenumfangs des Rotors ausgebildete Auswölbungen, wobei
  • - die mehreren Auswölbungen in Umfangsrichtung betrachtet am Rotoraußenumfang verteilt angeordnet sind.
One aspect of the invention relates to a rotor for an electrical machine, the rotor being rotatable in relation to a rotor axis and the rotor having a rotor outer circumference comprising:
  • - A plurality of bulges formed on the rotor outer periphery of the rotor, wherein
  • - Considered in the circumferential direction, the plurality of bulges are arranged distributed on the outer circumference of the rotor.

Durch den erfindungsgemäßen Rotor kann insbesondere die elektrische Maschine beispielsweise in elektrisch betriebenen beziehungsweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eingesetzt werden, ohne dass der Fahrer und insbesondere die Passagiere des Fahrzeugs durch hör- oder spürbare Schwingungen zu sehr gestört werden. Mit anderen Worten ausgedrückt ermöglicht der vorgeschlagene Rotor eine elektrische Maschine zu betreiben, welche ein verbessertes NVH-Verhalten aufweist.Due to the rotor according to the invention, the electric machine can be used in particular in electrically operated or electrically driven vehicles, without the driver and in particular the passengers of the vehicle being disturbed too much by audible or noticeable vibrations. In other words, the proposed rotor makes it possible to operate an electric machine that has improved NVH behavior.

Unter NVH ist „noise, vibration, harshness“, also Geräusch, Vibration, Rauigkeit zu verstehen. Durch diese Eigenschaft können hör- oder spürbare Schwingungen in Kraftfahrzeugen oder an Maschinen beschrieben werden. Rauigkeit bezeichnet den sowohl hör- als auch fühlbaren Übergangsbereich im Bereich von 20 Hertz bis 100 Hertz. Generell kann die Ursache für NVH die lokale Krafteinleitung einer Schwingungsquelle mit schwingungsübertragenden Medien, wie zum Beispiel Strukturen im Kraftfahrzeug verstanden werden. Die Gründe für Schwingungen können beispielsweise Stick-Slip-Effekte (selbsterregte Reibschwingung) im Fahrzeug, die entweder Nebenerscheinungen gewollter Reibung sind oder bei ungewollter Festkörperreibung entstehen zur Abstrahlung von Körperschall und letztlich hörbarem Luftschall führen. Diese genannten NVH-Eigenschaften können durch den erfindungsgemäß ausgestalteten Rotor verbessert werden, sodass das Vorhandensein von verschiedenen im elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug für die Passagiere angenehmer gestaltet werden kann.NVH means "noise, vibration, harshness". This property can be used to describe audible or noticeable vibrations in motor vehicles or machines. Roughness refers to the audible as well as tactile transition range in the range from 20 Hertz to 100 Hertz. In general, the cause of NVH can be understood as the local introduction of force from a vibration source with vibration-transmitting media, such as structures in motor vehicles. The reasons for vibrations can be, for example, stick-slip effects (self-excited frictional vibrations) in the vehicle, which are either side effects of intentional friction or occur in the case of unwanted solid-body friction, leading to the emission of structure-borne noise and ultimately audible airborne noise. These NVH properties mentioned can be improved by the rotor designed according to the invention, so that the presence of different types in the electrically operated motor vehicle can be made more pleasant for the passengers.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Stator, welcher zur Aufnahme von Statorwicklungen ausgebildet ist und einem Rotor nach dem vorherigen Aspekt oder einer vorteilhaften Weiterbildung davon, wobei der Rotor in Bezug auf den Stator um die Rotorachse drehbar ist. Beispielsweise kann es sich bei der elektrischen Maschine um eine Synchronmaschine, insbesondere um eine permanentmagneterregte Synchronmaschine mit innenliegenden Magneten handeln.A further aspect of the invention relates to an electrical machine with a stator, which is designed to accommodate stator windings, and a rotor according to the previous aspect or an advantageous development thereof, the rotor being rotatable about the rotor axis in relation to the stator. For example, the electrical machine can be a synchronous machine, in particular a permanent-magnet synchronous machine with internal magnets.

Insbesondere sind vorteilhafte Ausführungsformen des Rotors als vorteilhafte Ausführungsformen der elektrischen Maschine und umgekehrt anzusehen.In particular, advantageous embodiments of the rotor are to be regarded as advantageous embodiments of the electrical machine and vice versa.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing(s). The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.

Dabei zeigen die nachfolgenden Figuren in:

  • 1 Eine schematische Teildarstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Pols des Rotors aus 1; und
  • 3 eine schematische Schnitt-Darstellung einer Auswölbung des Rotors aus 2.
The following figures show in:
  • 1 A schematic partial representation of a rotor of an electrical machine;
  • 2 a schematic representation of a pole of the rotor 1 ; and
  • 3 a schematic sectional representation of a bulge of the rotor 2 .

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function are provided with the same reference symbols in the figures.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Rotors 1 für eine elektrische Maschine 2. Dabei ist hier beispielhaft nur eine Teildarstellung des Rotors 1 beziehungsweise der elektrischen Maschine 2 dargestellt. Der Rotor 1 ist in Bezug zu einer Rotorachse 3 drehbar. Beispielsweise kann die elektrische Maschine 2 einen Stator, welcher zur Aufnahme von Statorwicklung ausgebildet ist, aufweisen. Somit kann beispielsweise der Rotor 1 in Bezug auf den Stator um die Rotorachse 3 drehbar sein beziehungsweise drehbar gelagert sein.the 1 shows a schematic representation of a rotor 1 for an electric machine 2. Only a partial representation of the rotor 1 or the electric machine 2 is shown here as an example. The rotor 1 is rotatable in relation to a rotor axis 3 . For example, the electric machine 2 can have a stator, which is designed to accommodate a stator winding. Thus, for example, the rotor 1 can be rotatable or rotatably mounted about the rotor axis 3 with respect to the stator.

Der Rotor 1 weist beispielsweise einen Rotoraußenumfang 4 auf. Bei dem Rotoraußenumfang 4 kann es sich beispielsweise um die Rotoraußengeometrie beziehungsweise um die umlaufende Außenseite des Rotors 1 handeln. Beispielsweise kann der Rotor 1 zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, aus Elektroblech beziehungsweise aus einem Blechpaket bestehen.The rotor 1 has a rotor outer circumference 4, for example. The rotor outer circumference 4 can be, for example, the rotor outer geometry or the peripheral outside of the rotor 1 . For example, the rotor 1 can consist at least in regions, in particular completely, of electrical steel sheet or of a laminated core.

Beispielsweise kann der Rotor 1 für eine permanentmagneterregte Synchronmaschine verwendet werden.For example, the rotor 1 can be used for a permanent-magnet synchronous machine.

Wie bereits eingangs erwähnt ist für den Einsatz des Rotors 1 beziehungsweise der elektrischen Maschine 2 in Fahrzeugen eine positive NVH-Eigenschaft beziehungsweise ein positives NVH-Verhalten von Bedeutung. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Rotors 1 kann das NVH-Verhalten im Luftspalt verbessert werden. Um insbesondere das Magnetfeld luftspaltoptimieren und somit die Geräusche der elektrischen Maschine 2 reduzieren zu können, weist der Rotor 1 mehrere am Rotoraußenumfang 4 des Rotors 1 ausgebildete Auswölbungen 5 auf. Diese mehrere Auswölbungen 5 können in Umfangsrichtung betrachtet am Rotoraußenumfang 4 verteilt angeordnet sein beziehungsweise werden. Insbesondere können je nach Anwendungsfall beziehungsweise Einsatzgebiet des Rotors 1 eine vordefinierte Anzahl an Auswölbungen 5 am Rotoraußenumfang 4 angeordnet werden.As already mentioned at the outset, a positive NVH property or a positive NVH behavior is important for the use of the rotor 1 or the electric machine 2 in vehicles. The NVH behavior in the air gap can be improved with the aid of the rotor 1 according to the invention. In order in particular to be able to optimize the air gap of the magnetic field and thus to be able to reduce the noise of the electrical machine 2 , the rotor 1 has a plurality of bulges 5 formed on the outer circumference 4 of the rotor 1 . These multiple bulges 5 can be arranged distributed on the rotor outer circumference 4 viewed in the circumferential direction. In particular, depending on the application or area of use of the rotor 1, a predefined number of bulges 5 can be arranged on the outer circumference 4 of the rotor.

Bei den Auswölbungen 5 handelt es sich bezüglich des Rotoraußenumfangs 4 um abstehende Blechelemente des Rotors 1. Insbesondere stehen die Auswölbungen 5 bezüglich der Rotorachse 3 beziehungsweise eines Mittelpunkts des Rotors 1 abstehend weg. Beispielsweise weisen die Auswölbungen 5 gegenüber der Rotorachse 3 einen größeren Abstand auf als der Rotoraußenumfang 4 bezüglich der Rotorachse 3 beziehungsweise der Rotationsachse.The bulges 5 are sheet metal elements of the rotor 1 that protrude from the outer circumference 4 of the rotor. In particular, the bulges 5 protrude from the rotor axis 3 or a center point of the rotor 1 . For example, the bulges 5 are at a greater distance from the rotor axis 3 than the rotor outer circumference 4 is from the rotor axis 3 or the axis of rotation.

Beispielsweise können die Auswölbungen 5 bauförmig beziehungsweise bogenförmig ausgebildet sein.For example, the bulges 5 can be structurally or arc-shaped.

Mit Hilfe der Auswölbungen 5 kann beispielsweise eine geometrische Anpassung der Rotoraußengeometrie beziehungsweise des Rotoraußenumfangs 4 vorgenommen werden. Dies erfolgt beispielsweise mit Hilfe der örtlich angebrachten Auswölbung 5 des Rotors 1 beziehungsweise des Elektroblechs des Rotors 1. Mit Hilfe der Auswölbungen 5 kann das magnetische Rotorfeld des Rotors 1 sinusförmig gestaltet werden. Dies übt eine positive NVH-Eigenschaft auf die elektrische Maschine 2 beziehungsweise den Rotor 1 aus.The bulges 5 can be used, for example, to make a geometric adjustment to the outer geometry of the rotor or to the outer circumference 4 of the rotor. This is done, for example, with the help of the locally attached bulge 5 of the rotor 1 or the electrical steel sheet of the rotor 1. With the help of the bulges 5, the magnetic rotor field of the rotor 1 can be made sinusoidal. This exerts a positive NVH property on the electric machine 2 or the rotor 1 .

Das Luftspaltfeld der elektrischen Maschine 2 bildet sich beispielsweise aus der Superposition von Rotorfeld und Statorfeld aus. Hierzu kann mit Hilfe der Auswölbungen 5 der Rotoraußenumfang 4 an gezielt örtlich definierten Stellen Abhilfe geschaffen werden. Insbesondere ermöglicht es der erfindungsgemäße Rotor 1, das Vorliegend eines homogenen Luftspaltfelds und insbesondere eines homogeneren Rotorfeldes. Hierdurch können gezielt höhere Feldoberwellen reduziert werden und damit einhergehend das NVH-Verhalten der elektrischen Maschine 2. Insbesondere mit vergrabenen Magneten, verbessert werden.The air gap field of the electrical machine 2 is formed, for example, from the superposition of the rotor field and the stator field. This can be remedied with the help of the bulges 5 of the rotor outer circumference 4 at specifically locally defined points. In particular, it allows the rotor 1 of the invention, the presence of a homo gene air gap field and in particular a more homogeneous rotor field. As a result, higher field harmonics can be reduced in a targeted manner and, as a result, the NVH behavior of the electrical machine 2, in particular with buried magnets, can be improved.

Um insbesondere das NVH-Verhalten und die magnetischen Felder des Rotors 1 zu verbessern, können zusätzlich oder optional mehrere Vertiefungen 6 in Umfangsrichtung betrachtet am Rotoraußenumfang 4 verteilt und beabstandet zu den Auswölbungen 5 angeordnet sein beziehungsweise werden. Bei den Vertiefungen 6 kann es sich um Einkerbungen, Nuten oder Einschnitte handeln. Hierbei können ebenfalls je nach Einsatzgebiet des Rotors 1 beziehungsweise Anwendungsfall für die elektrische Maschine 2 mehrere Vertiefungen 6 verteilt am Außenumfang 4 angeordnet werden. Entgegen der Auswölbungen 5, welche von dem Rotoraußenumfang 4 nach außen abstehen, sind die Vertiefungen 6 nach innen hin ausgebildet. Somit weisen bezüglich eines Radius r des Rotors 1 weisen die Vertiefungen 6 jeweils einen kleineren Radius bezüglich des Außenradius r auf. Die Auswölbungen 5 hingegen weisen bezüglich des Radius r einen größeren Radius auf.In order in particular to improve the NVH behavior and the magnetic fields of the rotor 1 , a plurality of depressions 6 viewed in the circumferential direction can additionally or optionally be distributed on the rotor outer circumference 4 and spaced apart from the bulges 5 . The indentations 6 can be indentations, grooves or incisions. Depending on the area of use of the rotor 1 or the application for the electric machine 2 , a plurality of depressions 6 can also be arranged distributed on the outer circumference 4 . Contrary to the bulges 5, which protrude outwards from the rotor outer circumference 4, the depressions 6 are formed inwards. Thus, with respect to a radius r of the rotor 1, the depressions 6 each have a smaller radius with respect to the outer radius r. The bulges 5, on the other hand, have a larger radius with respect to the radius r.

Des Weiteren kann in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass die Vertiefungen 6 und die Auswölbungen 5 derart am Rotoraußenumfang 4 angeordnet sind, dass zumindest eine Auswölbung 7 der mehreren Auswölbungen 5 zu zumindest einer dazu benachbarten Vertiefung 8 der mehreren Vertiefungen 6 einen vorgegebenen Abstand aufweist. Dies kann unter Berücksichtigung des Außenradius r des Rotors 1 erfolgen.Furthermore, in one exemplary embodiment, it can be provided that the indentations 6 and the bulges 5 are arranged on the rotor outer circumference 4 in such a way that at least one bulge 7 of the plurality of bulges 5 is at a predetermined distance from at least one adjacent indentation 8 of the plurality of indentations 6 . This can be done taking into account the outer radius r of the rotor 1 .

Beispielsweise ist in der 1 einer der möglichen Pole beziehungsweise Magnetpole 9 des Rotors 1 dargestellt. Innerhalb dieses Pols befinden sich mehrere Paare von in dem Rotorinnenliegenden Dauermagneten 10. Diese Paare von Dauermagneten 10, welche insbesondere als vergrabene Magnete ausgebildet sein können, können paarweise in Form eines V-s also in V-förmig angeordnet sein. Somit bildet zumindest ein Paar an Dauermagneten 10 einen Magnetpol 9 des Rotors 1. Des Weiteren können die vergrabenen Dauermagnete 10 magnetische Flusssperren 11 aufweisen.For example, in the 1 one of the possible poles or magnetic poles 9 of the rotor 1 is shown. Several pairs of permanent magnets 10 located inside the rotor are located within this pole. These pairs of permanent magnets 10, which can be designed in particular as buried magnets, can be arranged in pairs in the form of a V, ie in a V-shape. Thus, at least one pair of permanent magnets 10 forms a magnetic pole 9 of the rotor 1. Furthermore, the buried permanent magnets 10 can have magnetic flux barriers 11.

In der 2 ist eine Detaildarstellung eines des Magnetpols 9 des Rotors 1 exemplarisch dargestellt. Hierbei sind wiederum die Paare von Dauermagneten 10 dargestellt, welche V-förmig angeordnet sind. Insbesondere sind die jeweiligen Paare symmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse 11 des Magnetpols 9 angeordnet. Des Weiteren weist der Magnetpol 9 eine Polmitte 12 auf. Des Weiteren können die Dauermagnete 10 in Magnetöffnungen 13 (vergleiche 1) in dem Rotor 1 aufgenommen. Zumindest ein Paar der Dauermagnete 10 bildet einen Magnetpol 9 des Rotors 1. Des Weiteren können die Paare von Dauermagneten 10 so V-förmig angeordnet sein, dass sie sich zum Rotoraußenumfang 4 hin öffnen.In the 2 a detailed view of one of the magnetic poles 9 of the rotor 1 is shown as an example. Here again the pairs of permanent magnets 10 are shown, which are arranged in a V-shape. In particular, the respective pairs are arranged symmetrically with respect to an axis of symmetry 11 of the magnetic pole 9 . Furthermore, the magnetic pole 9 has a pole center 12 . Furthermore, the permanent magnets 10 in magnet openings 13 (cf 1 ) included in the rotor 1. At least one pair of permanent magnets 10 forms a magnetic pole 9 of the rotor 1. Furthermore, the pairs of permanent magnets 10 can be arranged in a V-shape in such a way that they open toward the outer circumference 4 of the rotor.

In der Darstellung der 2 sind beispielsweise zwei Paare 14, 15 von Dauermagneten 10 V-förmig dargestellt. Entgegen der 1 kommt bei welchem ein „einfaches V“ durch die Dauermagnete 10 dargestellt ist, ist in der 2 ein „doppel-V“ mithilfe der Paare 14, 15 dargestellt.In the representation of 2 For example, two pairs 14, 15 of permanent magnets 10 are shown in a V-shape. Contrary to 1 comes in which a "simple V" is represented by the permanent magnets 10 is in the 2 a "double V" using pairs 14, 15.

Des Weiteren können an zumindest einer in Umfangsrichtung betrachteten Seite 16 beziehungsweise Polseite des Magnetpols 9 zumindest an einer Vertiefung 17, welche innerhalb des Magnetpols 9 liegt, eine Auswölbung 18 der mehreren Auswölbungen 5, insbesondere unmittelbar, angeordnet sein. Somit kann jede Polseite des Magnetpols 9, welche entsprechende Symmetrieachse 11 gespiegelt ist, zumindest eine Vertiefung 17 und eine Auswölbung 18 unmittelbar beabstandet zueinander angeordnet sein. Ebenfalls können pro Seite 16 beliebig viele Vertiefungen 6 und Auswölbungen 5 angeordnet werden. Hierbei kann die Vertiefung 17 und die zu dieser Vertiefung 17 angeordnete Auswölbung 18 einen der beiden dem Magnetpol 9 bildenden Dauermagneten 10 zugeordnet und zu der Polmitte 12 des Magnetpols 9 hin orientiert sein.Furthermore, a bulge 18 of the plurality of bulges 5 can be arranged, in particular directly, on at least one side 16 or pole side of the magnetic pole 9 viewed in the circumferential direction, at least on a depression 17 which lies within the magnetic pole 9 . Thus, each pole side of the magnetic pole 9, which corresponding axis of symmetry 11 is mirrored, at least one depression 17 and one bulge 18 can be arranged directly spaced from one another. Any number of depressions 6 and bulges 5 can also be arranged per side 16 . In this case, the recess 17 and the bulge 18 arranged in relation to this recess 17 can be associated with one of the two permanent magnets 10 forming the magnetic pole 9 and can be oriented towards the pole center 12 of the magnetic pole 9 .

Beispielsweise können die Auswölbungen 5 an jeweils nur einer Seite der Vertiefungen 6 angeordnet sein, insbesondere zum inneren der V-förmigen Paare 14, 15 oder auch beidseitig der Vertiefungen 6. Somit kann beispielsweise links und rechts betrachtet einer Vertiefung 6 je eine Auswölbung 5 angeordnet sein.For example, the bulges 5 can be arranged on only one side of the depressions 6, in particular on the inside of the V-shaped pairs 14, 15 or also on both sides of the depressions 6. Thus, for example, a bulge 5 can be arranged on the left and right of a depression 6 .

Beispielsweise kann die Auswölbung 18 direkt am Ende der Einkerbung beziehungsweise Vertiefung 17 angeordnet sein, sodass beispielsweise in diesem Fall ein einheitlicher Außenradius nur zwischen der Vertiefung 17 und der Auswölbung 18 gegeben ist. Beispielsweise kann ein vorgegebener Abstand zwischen der Auswölbung 18 und der Vertiefung 17 vorgegeben werden. Innerhalb dieses Abstandes ist der Radius r gegeben.For example, the bulge 18 can be arranged directly at the end of the indentation or indentation 17, so that in this case, for example, a uniform outer radius is provided only between the indentation 17 and the bulge 18. For example, a specified distance between the bulge 18 and the depression 17 can be specified. Within this distance the radius r is given.

Beispielsweise kann eine Vertiefung 6 mit der an dieser benachbarten Auswölbung 5 einem der V-förmig angeordneten Dauermagnete 10 angeordnet sein und in Bezug zu dieser V-förmigen Anordnung zu der Polmitte 12 hin orientiert sein. Bei der doppel-V-förmigen Anordnung der beiden Paare 14, 15 kann beispielsweise an jedem der „doppelförmig“ angeordneten Magnete 10 eines Schenkels dieser V-förmigen Anordnung der Paare 14, 15 die Vertiefung 17 und die Auswölbung 18 angeordnet sein, sodass dann ein die Vertiefung 17 zwischen zwei Dauermagneten 10 ist und die Auswölbung 18 entsprechend innerhalb eines Magneten 10 liegt.For example, a depression 6 can be arranged with the adjacent bulge 5 of one of the permanent magnets 10 arranged in a V-shape and oriented towards the center of the pole 12 in relation to this V-shaped arrangement. In the double-V-shaped arrangement of the two pairs 14, 15, for example, the indentation 17 and the bulge 18 can be arranged on each of the "double-shaped" arranged magnets 10 of a leg of this V-shaped arrangement of the pairs 14, 15 be, so that the depression 17 is then between two permanent magnets 10 and the bulge 18 is correspondingly within a magnet 10 .

In der 3 wird nun beispielsweise erläutert, beziehungsweise dargestellt, wie eine Breite b und eine Höhe beziehungsweise Dicke d der Auswölbungen 5 ermittelt beziehungsweise berechnet beziehungsweise bestimmt werden kann. Insbesondere ist in der 3 eine Schnittdarstellung der Auswölbung 18 in der 2 als Schnitt A-A dargestellt.In the 3 it will now be explained or illustrated, for example, how a width b and a height or thickness d of the bulges 5 can be determined or calculated or determined. In particular, in the 3 a sectional view of the bulge 18 in FIG 2 shown as Section AA.

Bei einer permanentmagneterregten Synchronmaschine mit innenanliegenden Magneten (IPMSM) als beispielsweise elektrische Maschine 2 wird ein jeweiliger Pol, also hier als Beispiel der Pol 9, in die Zonen A bis D beispielsweise unterteilt beziehungsweise eingeteilt. Dies ist nochmal in der 2 verdeutlicht dargestellt.In a permanent-magnet synchronous machine with internally adjacent magnets (IPMSM) as an electrical machine 2, for example, a respective pole, ie pole 9 here as an example, is subdivided or divided into zones A to D, for example. This is again in the 2 illustrated.

Die Zonen A bis D geben beispielsweise an, in welchem Bereich die in der 2 beispielsweise vier einzeln dargestellten Auswölbungen 5 (dies ist nur als Beispiel zu verstehen) liegen können. Dies kann in Abhängigkeit von dem Radius beziehungsweise Rotorradius beziehungsweise Außenradius r sowie der Polpaarzahl p angegeben werden. Die Dicke beziehungsweise Höhe d der Auswölbungen 5 ergibt sich in Abhängigkeit von der Luftspaltdicke σ. Die Luftspaltdicke σ kann sich aus dem Statorinnenradius minus den Rotoraußenradius zusammensetzen. Beispielsweise kann hier als Vorteil angegeben werden: 0,05 × σ d 0,5 × σ

Figure DE102022001864A1_0001
(hier kann als Einheit Millimeter angesehen werden)The zones A to D indicate, for example, in which area the in the 2 For example, four individually shown bulges 5 (this is only to be understood as an example) can be. This can be specified as a function of the radius or rotor radius or outer radius r and the number of pole pairs p. The thickness or height d of the bulges 5 results as a function of the air gap thickness σ. The air gap thickness σ can be made up of the stator inner radius minus the rotor outer radius. For example, the following can be stated as an advantage: 0.05 × σ i.e 0.5 × σ
Figure DE102022001864A1_0001
(here millimeters can be seen as a unit)

Die Breite b der Auswölbung 5 wird entsprechend der Polpaare in folgenden Bereich angegeben: 0,05 × π × r P × 4 B 0,5 × π × r P × 4

Figure DE102022001864A1_0002
The width b of the bulge 5 is specified according to the pole pairs in the following range: 0.05 × π × right P × 4 B 0.5 × π × right P × 4
Figure DE102022001864A1_0002

Dies jetzt noch einmal aufgelöst dargestellt: 0,0125 × π × r p B 0,125 × π × r p

Figure DE102022001864A1_0003
This is now shown again resolved: 0.0125 × π × right p B 0.125 × π × right p
Figure DE102022001864A1_0003

Die Bereiche, in denen die einzelnen Auswölbungen 5 sich wie folgt festlegen und in Umfangslänge in mm beziehungsweise Umfangsrichtung angegeben werden können:The areas in which the individual bulges 5 are defined as follows and can be specified in circumferential length in mm or in the circumferential direction:

In der Zone B kann die Umfangslänge UmA wie folgt lauten: 0 < U mA 0,45 × r P

Figure DE102022001864A1_0004
In zone B, the circumferential length U mA can be as follows: 0 < u mA 0.45 × right P
Figure DE102022001864A1_0004

In der Zone B kann gelten: 0,45 < U mB 0,82 × r P

Figure DE102022001864A1_0005
In zone B, the following can apply: 0.45 < u mB 0.82 × right P
Figure DE102022001864A1_0005

In der Zone C kann gelten: 0,82 < U mC 1,08 × r P

Figure DE102022001864A1_0006
In zone C, the following can apply: 0.82 < u mC 1.08 × right P
Figure DE102022001864A1_0006

In der Zone C kann gelten: 1,08 × r P U mB 1,57 × r P

Figure DE102022001864A1_0007
In zone C, the following can apply: 1.08 × right P u mB 1.57 × right P
Figure DE102022001864A1_0007

Diese Beispiele für diese Zonen für die Umfangslängen der Zone A bis B sind nur als Beispiel dargestellt und sollen das Verständnis des Lesers verbessern. Insbesondere sind die soeben genannten Beispielsweise beziehungsweise Erläuterungen, Formen und Einheiten als Beispiel zur Verdeutlichung beziehungsweise zum besseren Verständnis dargestellt.These examples of these zones for the perimeter lengths of zone A through B are presented by way of example only and are intended to enhance the reader's understanding. In particular, the examples or explanations, forms and units just mentioned are presented as examples for clarification or better understanding.

BezugszeichenlisteReference List

11
Rotorrotor
22
Elektrische Maschineelectrical machine
33
Rotorachserotor axis
44
Rotoraußenumfangrotor outer circumference
55
Auswölbungenbulges
66
Vertiefungdeepening
77
Auswölbung der mehreren Auswölbungenbulge of the multiple bulges
88th
Vertiefung der mehreren Vertiefungenindentation of the multiple indentations
99
Magnetpolmagnetic pole
1010
Dauermagnetepermanent magnets
1111
Flusssperrenflow barriers
1212
Polmittepole center
1111
Symmetrieachseaxis of symmetry
1313
Magnetöffnungenmagnet openings
14, 1514, 15
V-förmig angeordnete Paare von DauermagnetenV-shaped pairs of permanent magnets
1616
Seite beziehungsweise Polseiteside or pole side
1717
Vertiefung der Polseitedeepening of the polar side
1818
Auswölbung der Polseitebulging of the pole side
1919
Symmetrieachseaxis of symmetry
A bis DA to D
Zonenzones
rright
Radiusradius
bb
Breite einer Auswölbungwidth of a bulge
di.e
Höhe einer Auswölbungheight of a bulge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102016109584 A1 [0006]DE 102016109584 A1 [0006]
  • WO 2018/139675 A1 [0006]WO 2018/139675 A1 [0006]
  • DE 102007041099 A1 [0007]DE 102007041099 A1 [0007]
  • DE 102018118409 A1 [0008]DE 102018118409 A1 [0008]
  • DE 1120891567 A1 [0008]DE 1120891567 A1 [0008]
  • EP 3154175 [0008]EP 3154175 [0008]

Claims (7)

Rotor (1) für eine elektrische Maschine (2), wobei der Rotor (1) in Bezug zu einer Rotorachse (3) drehbar ist und der Rotor (1) einen Rotoraußenumfang (4) aufweist, gekennzeichnet, durch - mehrere am Rotoraußenumfangs (4) des Rotors (1) ausgebildete Auswölbungen (5), wobei - die mehreren Auswölbungen (5) in Umfangsrichtung betrachtet am Rotoraußenumfang (4) verteilt angeordnet sind.Rotor (1) for an electrical machine (2), wherein the rotor (1) is rotatable in relation to a rotor axis (3) and the rotor (1) has a rotor outer circumference (4), characterized by - A plurality of bulges (5) formed on the rotor outer circumference (4) of the rotor (1), wherein - The plurality of bulges (5) viewed in the circumferential direction are distributed on the rotor outer circumference (4). Rotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vertiefungen (6) in Umfangsrichtung betrachtet am Rotoraußenumfang (4) verteilt und beabstandet zu den Auswölbungen (5) angeordnet sind.Rotor (1) after claim 1 , characterized in that a plurality of depressions (6) viewed in the circumferential direction distributed on the rotor outer circumference (4) and spaced from the bulges (5) are arranged. Rotor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (6) und die Auswölbungen (5) derart am Rotoraußenumfang (4) angeordnet sind, dass zumindest eine Auswölbung (7) der mehreren Auswölbungen (5) zu zumindest einer dazu benachbarten Vertiefung (8) der mehreren Vertiefungen (6) einen vorgegebenen Abstand aufweist.Rotor (1) after claim 2 , characterized in that the indentations (6) and the bulges (5) are arranged on the rotor outer circumference (4) in such a way that at least one bulge (7) of the plurality of bulges (5) faces at least one adjacent indentation (8) of the plurality of indentations (6) has a predetermined distance. Rotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch mehrere Paare von in dem Rotor (1) innenliegenden Dauermagneten (10), wobei die Dauermagnete (10) jedes Paars (14, 15) V-förmig angeordnet sind und sich zu dem Rotoraußenumfang (4) hin öffnet, wobei die Dauermagnete (10) in Magnetöffnungen (13) in dem Rotor (1) aufgenommen sind.Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized by several pairs of permanent magnets (10) located inside the rotor (1), the permanent magnets (10) of each pair (14, 15) being arranged in a V-shape and facing towards the Rotor outer circumference (4) opens out, the permanent magnets (10) being accommodated in magnet openings (13) in the rotor (1). Rotor (1) nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Paar (14, 15) der Dauermagnete (10) einen Magnetpol (9) des Rotors (1) bilden und an zumindest einer in Umfangrichtung betrachteten Seite (16) zumindest einer Vertiefung (17), welche innerhalb des Magnetpols (9) liegt, eine Auswölbung (18) der mehreren Auswölbungen (5) angeordnet ist.Rotor (1) after claim 2 and 4 , characterized in that at least one pair (14, 15) of the permanent magnets (10) form a magnetic pole (9) of the rotor (1) and on at least one side (16) viewed in the circumferential direction at least one depression (17) which is inside the Magnetic pole (9) is located, a bulge (18) of the plurality of bulges (5) is arranged. Rotor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (17) und die zu dieser Vertiefung (17) angeordnete Auswölbung (18) einem der beiden den Magnetpol (9) bildenden Dauermagnete (10) zugeordnet und zu einer Polmitte (12) des Magnetpols (9) hin orientiert sind.Rotor (1) after claim 5 , characterized in that the recess (17) and the bulge (18) arranged for this recess (17) are assigned to one of the two permanent magnets (10) forming the magnetic pole (9) and towards a pole center (12) of the magnetic pole (9). are oriented. Elektrische Maschine (2), mit - einem Stator, welcher zur Aufnahme von Statorwicklungen ausgebildet ist, und - einem Rotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Rotor (1) in Bezug auf den Stator um die Rotorachse (3) drehbar ist.Electrical machine (2), with - A stator, which is designed to accommodate stator windings, and - A rotor (1) according to any one of the preceding claims, wherein - the rotor (1) is rotatable with respect to the stator about the rotor axis (3).
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