DE112017000826T5 - Elektrische Maschine und Konfigurierungsverfahren - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Konfigurieren einer elektrischen Maschine (1). Die elektrische Maschine (1) weist einen Rotor (5) mit N_p Rotorpolen (12), wobei N_p die Anzahl von Rotorpolen (12) ist; und einen Stator (4) mit einem oder mehreren Ausschnittssektoren und N_t Statorzähnen (9) auf, wobei N_t die Anzahl der Statorzähne (9) ist. Die elektrische Maschine (1) ist in Abhängigkeit von einem Basismodell (Basel) mit N_tBase Statorzähnen (9) und N_pBase Rotorpolen (12) konfiguriert, wobei N_tBase und N_pBase jeweils Ganzzahlen größer eins sind und N_pBase eine ungerade Zahl ist. Das Verfahren enthält das Berechnen von N_p mit der folgenden Gleichung: $$N_p=\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k+N_{pBase}\cdot f$$

sowie das Berechnen von N_t mit der folgenden Gleichung: $$N_t=N_{tBase}\cdot \text{f}$$

Hierbei gilt: N_p ist die Anzahl von Rotorpolen (12) und ist größer eins; N_t ist die Anzahl von Statorzähnen (9) und ist größer eins; N_pBase ist die Anzahl von Rotorpolen (12) im Basismodell; N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen (9) im Basismodell; k ist eine nicht negative Ganzzahl; und f ist eine positive Ganzzahl. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich ferner auf eine elektrische Maschine (1) mit einer Topologie, die diesen Gleichungen entsprechend konfiguriert ist. Ferner bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Fahrzeug (2), das die elektrische Maschine (1) enthält.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine elektrische Maschine und ein Konfigurierungsverfahren. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Konfigurieren einer elektrischen Maschine sowie auf eine elektrische Maschine für den Gebrauch in einem Fahrzeug. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich ferner auf ein Fahrzeug, das eine elektrische Maschine enthält.
• STAND DER TECHNIK
• Das Bereitstellen einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug zum Erzeugen einer Traktionskraft zum Antreiben des Fahrzeugs ist bekannt. Die elektrische Maschine enthält typischerweise einen Stator und einen Rotor. Die elektrische Maschine kann das einzige Antriebsmittel für das Fahrzeug sein oder kann gemeinsam mit einer weiteren Drehmoment erzeugenden Maschine eingesetzt werden, wie etwa mit einem Verbrennungsmotor. In bestimmten Anwendungen können Einschränkungen für den verfügbaren Einbauraum für die elektrische Maschine vorliegen. Möglicherweise ist es nicht möglich, dass der Stator eine vollständige ringförmige Konfiguration aufweist (d. h. dass er sich um 360° erstreckt). Allerdings ist es wünschenswert, den gesamten verfügbaren Rotordurchmesser zu verwenden, um das maximale Drehmoment aufzubringen. Eine mögliche Anwendung, in der Einbauraumeinschränkungen vorkommen können, ist ein Hybridelektrofahrzeug, in dem die elektrische Maschine in einem Gehäuse eines Getriebes eingesetzt werden kann, welches mit einem Verbrennungsmotor gekoppelt ist. In dieser Anwendung können sich externe Vorrichtungen auf das Getriebegehäuse auswirken und somit das verfügbare Volumen im Getriebegehäuse verringern, um die elektrische Maschine unterzubringen.
• Aus den vorherigen Patentanmeldungen des Antragstellers GB1303653.8 und PCTPCT/ EP2013/074280 ist es bekannt, eine elektrische Maschine mit einem Stator bereitzustellen, der aus mehreren Segmenten zusammengesetzt ist. Die Segmente können konfiguriert sein, einen zum Teil ringförmigen Stator auszubilden. In einer Konfiguration ist der Stator C-förmig, um das Volumen der elektrischen Maschine zu vergrößern.
• Ein möglicher Nachteil von elektrischen Maschinen mit einem zum Teil ringförmigen Stator ist es, dass bestimmte Rotor- und Statorkonfigurationen ein elektromagnetisches Ungleichgewicht aufweisen. Dieses Ungleichgewicht beschränkt möglicherweise die Anzahl von möglichen Optionen, die Spulen anzuschließen. Dies wiederum kann sich auf die Herstellbarkeit der elektrischen Maschine auswirken.
• Wenigstens in bestimmten Ausführungsformen versucht die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung bereitzustellen, die wenigstens einige der obengenannten Nachteile überwinden.
• KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
• Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren zum Konfigurieren einer elektrischen Maschine, auf eine elektrische Maschine und auf ein Fahrzeug, wie in den angehängten Patentansprüchen beansprucht.
• Nach einem erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren zum Konfigurieren einer elektrischen Maschine (1) bereitgestellt,
  wobei die elektrische Maschine (1) Folgendes umfasst:
• einen Rotor (5) mit N_p Rotorpolen (12), wobei N_p die Anzahl von Rotorpolen (12) ist; und
• einen Stator (4) mit einem oder mehreren Ausschnittssektoren und N_t Statorzähnen (9), wobei N_t die Anzahl der Statorzähne (9) ist;

wobei das Verfahren das Konfigurieren der elektrischen Maschine (1) in Abhängigkeit von einem Basismodell (Basel) mit N_tBase Statorzähnen (9) und N_pBase Rotorpolen (12) umfasst, wobei N_tBase und N_pBase jeweils Ganzzahlen größer eins sind und N_pBase eine ungerade Zahl ist;
wobei N_p anhand der folgenden Gleichung berechnet wird: $$N_p=\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k+N_{pBase}\cdot f$$


und N_t anhand der folgenden Gleichung berechnet wird: $$N_t=N_{tBase}\cdot \text{f}$$

• Wobei gilt:
• N_p ist die Anzahl der Rotorpole (12) und ist größer eins;
• N_t ist die Anzahl von Statorzähnen (9) und ist größer eins;
• N_pBase ist die Anzahl von Rotorpolen (12) im Basismodell;
• N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen (9) im Basismodell;
• k ist eine nicht negative Ganzzahl; und
• f ist eine positive Ganzzahl.
• Das Verfahren ermöglicht das Bestimmen der Parameter der elektrischen Maschine, wie etwa der Topologie des Rotors und des Stators, in Abhängigkeit von einem Basismodell. Die Anzahl der Statorzähne und die der Rotorpole werden bestimmt. Wenigstens in manchen Ausführungsformen ermöglicht es das Verfahren, das magnetische Gleichgewicht der elektrischen Maschine zu optimieren. Die mithilfe dieses Verfahrens abgeleiteten Topologien sind einsetzbar in Einheiten, in denen eine elektrische Maschine nach dem Stand der Technik mit einem bogenförmigen Stator, der sich um 360° erstreckt, aufgrund von Einbauraumeinschränkungen nicht eingesetzt werden könnte.
• Der Stator enthält einen (oder mehrere) Ausschnittssektor(en) und weist im Querschnitt eine zum Teil ringförmige Konfiguration auf, die weniger als 360° überspannt. Diese Anordnung ermöglicht das Implementieren der elektrischen Maschine in Anwendungen mit Einbauraumeinschränkungen. Das Verfahren umfasst möglicherweise das Berechnen eines Sektorwinkels a des einen oder der mehreren Ausschnittssektoren unter Einsatz der folgenden Gleichung: $$\mathrm{\alpha }=\frac{\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k}{\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k+N_{pBase}\cdot f}\cdot 360$$

  
• Wobei gilt: α ist der Sektorwinkel des Ausschnittssektors im Stator.
• Das Verfahren ermöglicht das Berechnen des Sektorwinkels des Ausschnittssektors und kann dazu dienen, geeignete Zähne-Pol-Kombinationen für die elektrische Maschine zu definieren.
• Das Verfahren umfasst möglicherweise das Berechnen eines Teilwinkels β der Zähne im Stator unter Einsatz der folgenden Gleichung: $$\mathrm{\beta }=\frac{360-\mathrm{\alpha }}{f\cdot N_{tBase}}$$

  
• Wobei gilt: β ist der Teilwinkel von Zähnen im Stator.
• Der Teilwinkel β ist der Winkel zwischen nebeneinanderliegenden Zähnen im Stator. Es wird darauf hingewiesen, dass der Teilwinkel der Zähne kein ganzzahliges Vielfaches von 360° ist. Demnach gibt es keine entsprechende Konfiguration einer elektrischen Maschine mit einem bogenförmigen Stator, der sich über 360° erstreckt (d. h. ohne einen Sektorausschnitt).
• Das Basismodell kann die folgende Konfiguration aufweisen: $$N_{tBase}=6;$$

  

  
  und $$N_{pBase}=5.$$

  
• Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt wird eine elektrische Maschine bereitgestellt, umfassend einen Rotor und einen Stator, wobei der Stator einen Sektorausschnitt aufweist; wobei die elektrische Maschine in Abhängigkeit von einem Basismodell mit N_tBase Statorzähnen und N_pBase Rotorpolen konfiguriert ist, wobei N_tBase und N_pBase jeweils Ganzzahlen größer eins sind und N_pBase eine ungerade Zahl ist;
  wobei der Rotor N_p Rotorpole aufweist, wobei N_p anhand der folgenden Gleichung definiert ist: $$N_p=\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k+N_{pBase}\cdot f$$

  

  
  wobei der Stator N_t Statorzähne aufweist, wobei N_t anhand der folgenden Gleichung definiert ist: $$N_t=N_{tBase}\cdot \text{f}$$

  
• Wobei gilt:
• N_p ist die Anzahl der Rotorpole und ist größer eins;
• N_t ist die Anzahl von Statorzähnen und ist größer eins;
• N_pBase ist die Anzahl von Rotorpolen im Basismodell;
• N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen im Basismodell;
• k ist eine nicht negative Ganzzahl; und
• f ist eine positive Ganzzahl.
• Der Stator enthält einen oder mehrere Ausschnittssektoren und weist demnach eine zum Teil ringförmige Konfiguration auf, die weniger als 360° überspannt. Diese Anordnung ermöglicht das Implementieren der elektrischen Maschine in Anwendungen mit Einbauraumeinschränkungen. Dies gilt nur für bestimmte Topologien und Kombinationen von Stator- und Rotorpolen. Ein Sektorwinkel a des einen oder der mehreren Ausschnittssektoren kann durch die folgende Gleichung definiert werden: $$\mathrm{\alpha }=\frac{\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k}{\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k+N_{pBase}\cdot f}\cdot 360$$

  
• Wobei gilt: α ist der Sektorwinkel des Ausschnittssektors im Stator.
• Ein Teilwinkel β der Zähne im Stator kann anhand der folgenden Gleichung definiert werden: $$\mathrm{\beta }=\frac{360-\mathrm{\alpha }}{f\cdot N_{tBase}}$$

  
• Wobei gilt: β ist der Teilwinkel von Zähnen im Stator.
• Das Basismodell kann die folgende Konfiguration aufweisen: $$N_{tNase}=6;$$

  

  und $$N_{pBase}=5.$$

  
• Die nicht negative Ganzzahl k kann eins sein (k=1); und die positive Ganzzahl f kann drei sein (f=3). Der Stator kann achtzehn Statorzähne aufweisen; und der Rotor kann achtzehn (18) Pole aufweisen. Der Sektorwinkel a des einen oder der mehreren Ausschnittssektoren kann 60° betragen. Wenn der Stator mehr als einen Ausschnittssektor aufweist, definiert der Sektorwinlel a das kombinierte Winkelausmaß der Ausschnittssektoren. Der Teilwinkel β der Zähne im Stator kann 16,67° betragen.
• Der Stator kann in ein oder mehr Segmente segmentiert sein. Das eine oder die mehreren Segmente können einen in sich geschlossenen Strömungspfad aufweisen. Die Zahnanzahlwerte für jedes Segment könnte achtzehn (18), neun (9), sechs (6) oder zwei (2) betragen. Die Gestaltungsform weist bestimmte Details auf, die eine bessere modulare Gestaltung ermöglichen. Die Abmessungen dieser Segmente können derart konfiguriert sein, dass Drehmomentschwankungen und Spannungsoberwellen verringert werden.
• Der Stator umfasst ein oder mehrere Ausschnittssegmente. Diese Anordnung weist eine bestimmte Anwendung auf, in der begrenzter Raum für die elektrische Maschine verfügbar ist. Wenn zum Beispiel in einem Fahrzeug oder in Ähnlichem eingebaut, liegen Einbauraumeinschränkungen vor, die sich auf den verfügbaren Raum für die elektrische Maschine auswirken oder diesen einschränken. Die Einbauraumeinschränkungen können zum Beispiel das Ergebnis des Anordnens eines Kupplungsmechanismus oder einer anderen mechanischen Vorrichtung, wie etwa eines Nebenantriebs in der Nähe der elektrischen Maschine sein. Durch Einschließen eines oder mehrerer Ausschnittssegmente in dem Stator kann der Durchmesser des Rotors (im Vergleich zu einer elektrischen Maschine mit ringförmigem Stator) vergrößert werden. Wenigstens in bestimmten Ausführungsformen kann hierdurch ein höheres maximales Drehmoment bereitgestellt werden. Ferner kann mehr Raum für Spulen auf den Statorzähne bereitstehen. Das Zähne-Pol-Verhältnis kann niedriger sein als 3/2, was für Maschinen mit konzentrierter Wicklung üblich ist. Dies kann zu höheren Drehmomentdichtewerten oder zu niedrigeren Stromdichtewerten führen.
• Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren zum Konfigurieren einer elektrischen Maschine (1) bereitgestellt,
  wobei die elektrische Maschine (1) Folgendes umfasst:
• einen Rotor (5) mit N_p Rotorpolen (12), wobei N_p die Anzahl von Rotorpolen (12) ist und größer als eins ist; und
• einen Stator (4) mit einem oder mehreren Ausschnittssektoren und N_t Statorzähnen (9), wobei N_t die Anzahl der Statorzähne (9) ist und größer als eins ist;

Verfahren, umfassend das Konfigurieren der elektrischen Maschine (1) in Abhängigkeit von einem Basismodell (Base2) mit N_tBase Statorzähnen (9) und N_pBase Rotorpolen (12), wobei N_tBase und N_pBase jeweils Ganzzahlen größer eins sind und N_pBase eine gerade Zahl ist;
wobei N_p anhand der folgenden Gleichung berechnet wird: $$N_p=\left(2\cdot k+N_{pBase}\cdot f\right)$$


und N_t anhand der folgenden Gleichung berechnet wird: $$N_t=N_{tBase}\cdot \text{f}$$

• Wobei gilt:
• N_p ist die Anzahl der Rotorpole (12) und ist größer eins;
• N_t ist die Anzahl von Statorzähnen (9) und ist größer eins;
• N_pBase ist die Anzahl von Rotorpolen (12) im Basismodell;
• N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen (9) im Basismodell;
• k ist eine nicht negative Ganzzahl; und
• f ist eine positive Ganzzahl.
• Das Verfahren umfasst möglicherweise das Berechnen eines Sektorwinkels a des einen oder der mehreren Ausschnittssektoren unter Einsatz der folgenden Gleichung: $$\mathrm{\alpha }=\frac{2\cdot k}{2\cdot k+N_{pbase}\cdot f}\cdot 360$$

  
• Wobei gilt: α ist der Sektorwinkel des Ausschnittssektors im Stator.
• Das Verfahren umfasst möglicherweise das Berechnen eines Teilwinkels β der Zähne im Stator unter Einsatz der folgenden Gleichung: $$\mathrm{\beta }=\frac{360-\mathrm{\alpha }}{f\cdot N_{tBase}}$$

  
• Wobei gilt: β ist der Teilwinkel von Zähnen im Stator.
• Das Basismodell kann die folgende Konfiguration aufweisen: $$N_{tBase}=9;$$

  

  
  und $$N_{pBase}=8.$$

  
• Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt wird eine elektrische Maschine bereitgestellt, umfassend einen Rotor und einen Stator, wobei der Stator einen Ausschnittssektor aufweist; wobei die elektrische Maschine in Abhängigkeit von einem Basismodell mit N_tBase Statorzähnen und N_pBase Rotorpolen konfiguriert ist, wobei N_tBase und N_pBase jeweils Ganzzahlen größer eins sind und N_pBase eine gerade Zahl ist;
  wobei der Rotor N_p Rotorpole aufweist, wobei N_p anhand der folgenden Gleichung definiert ist: $$N_p=\left(2\cdot k+N_{pbase}\cdot f\right)$$

  

  
  wobei der Stator N_t Statorzähne aufweist, wobei N_t anhand der folgenden Gleichung definiert ist: $$N_t=N_{tBase}\cdot \text{f}$$

  
• Wobei gilt:
• N_p ist die Anzahl der Rotorpole und ist größer eins;
• N_t ist die Anzahl von Statorzähnen und ist größer eins;
• N_pBase ist die Anzahl von Rotorpolen im Basismodell;
• N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen im Basismodell;
• k ist eine nicht negative Ganzzahl; und
• f ist eine positive Ganzzahl.
• Ein Sektorwinkel α des einen oder der mehreren Ausschnittssektoren kann durch die folgende Gleichung definiert werden: $$\mathrm{\alpha }=\frac{2\cdot k}{2\cdot k+N_{pbase}\cdot f}\cdot 360$$

  
• Wobei gilt: α ist der Sektorwinkel des Ausschnittssektors im Stator.
• Ein Teilwinkel β der Statorzähne 9 wird durch die folgende Gleichung definiert: $$\mathrm{\beta }=\frac{360-\mathrm{\alpha }}{f\cdot N_{tBase}}$$

  
• Wobei gilt: β ist der Teilwinkel von Zähnen im Stator.
• Der Stator umfasst ein oder mehrere Ausschnittssegmente. Diese Anordnung weist eine bestimmte Anwendung auf, in der begrenzter Raum für die elektrische Maschine verfügbar ist. Wenn zum Beispiel in einem Fahrzeug oder in Ähnlichem eingebaut, liegen Einbauraumeinschränkungen vor, die sich auf den verfügbaren Raum für die elektrische Maschine auswirken oder diesen einschränken. Die Einbauraumeinschränkungen können zum Beispiel das Ergebnis des Anordnens eines Kupplungsmechanismus oder einer anderen mechanischen Vorrichtung, wie etwa eines Nebenantriebs in der Nähe der elektrischen Maschine sein. Durch Einschließen eines oder mehrerer Ausschnittssegmente in dem Stator kann der Durchmesser des Rotors (im Vergleich zu einer elektrischen Maschine mit ringförmigem Stator) vergrößert werden. Wenigstens in bestimmten Ausführungsformen kann hierdurch ein höheres maximales Drehmoment bereitgestellt werden. Ferner kann mehr Raum für Spulen auf den Statorzähne bereitstehen. Das Zähne-Pol-Verhältnis kann niedriger sein als 3/2, was für Maschinen mit konzentrierter Wicklung üblich ist. Dies kann zu höheren Drehmomentdichtewerten oder zu niedrigeren Stromdichtewerten führen.
• Das Basismodell (Base2) kann die folgende Konfiguration aufweisen: $$N_{tBase}=9;$$

  

  und $$N_{pBase}=8.$$

  
• Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine elektrischen Maschine, wie hierin beschrieben, umfasst. Die elektrische Maschine kann ein Fahrmotor zum Erzeugen einer Traktionskraft sein, um das Fahrzeug anzutreiben.
• Innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung wird ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Patentansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt werden, und insbesondere deren individuelle Merkmale, unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination berücksichtigt werden können. Dies bedeutet, dass alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer beliebigen Ausführungsform auf beliebige Weise und/oder in beliebiger Kombination kombiniert werden können, sofern diese Merkmale nicht inkompatibel sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu ändern oder jeden neuen Patentanspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu verändern, um von einem beliebigen Merkmal eines beliebigen anderen Patentanspruchs abzuhängen und/oder dieses zu integrieren, obwohl es auf diese Art und Weise zuvor nicht beansprucht wurde.
• Figurenliste
• Eine oder mehrere erfindungsgemäße Ausführungsformen werden nun ausschließlich beispielshaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, hierbei zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Maschine nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
• 2 eine Schnittansicht der elektrischen Maschine aus 1; und
• 3 eine erste Spulentopologie der Wicklungen auf dem Stator der elektrischen Maschine aus der Figur.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Eine elektrische Maschine 1 im Einklang mit erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird nun beispielshaft beschrieben. Wie in 1 dargestellt, weist die elektrische Maschine 1 eine besondere Anwendung in einem Fahrzeug 2 auf, um eine Traktionskraft zu erzeugen. Die elektrische Maschine 1 kann im Traktionsmodus betrieben werden, um die alleinige Traktionskraft zum Antreiben des Fahrzeugs, zum Beispiel eines elektrischen Fahrzeugs (electric vehicle - EV), bereitzustellen; oder in Verbindung mit dem Verbrennungsmotor, zum Beispiel in einem Hybridelektrofahrzeuge (hybrid electric vehicle - HEV).
• Unter Bezugnahme auf 2 ist die elektrische Maschine 1 ein Permanentmagnet-Synchronmotor (permanent magnet synchronous motor - PMSM). Die elektrische Maschine 1 ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Dreiphasenmaschine. Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 4 und einen Rotor 5. Der Rotor 5 ist konfiguriert, sich um eine Längsachse X der elektrischen Maschine 1 zu drehen (die sich senkrecht zu der Ebene der Seite von 2 erstreckt). Die elektrische Maschine 1 wird hierin unter Bezugnahme auf einen Querschnitt senkrecht zu der Längsachse X beschrieben.
• Die elektrische Maschine 1 wird innerhalb eines Komponentengehäuses 6, wie etwa eines Getriebegehäuses, des Fahrzeugs 2 eingebaut. Das Komponentengehäuse 6 definiert eine Kammer 7 für die elektrische Maschine 1. Ein Vorsprung 8 ragt nach innen in die Kammer 7 hinein. Der Rest der Kammer 7 weist im Querschnitt ein kreisrundes Profil auf. Der Vorsprung 8 kann zum Beispiel durch eine oder mehr Anordnungen oder Maschinen ausgebildet sein, wie etwa eine Leistungsübertragungseinheit oder einen Anlasser, die innerhalb der Kammer 7 oder neben dem Komponentengehäuse 6 angeordnet sein können.
• Der Stator 4 weist im Querschnitt ein zum Teil ringförmiges Profil auf. Insbesondere besteht der Stator 4 im Querschnitt aus einem größeren ringförmigen Abschnitt. Der entsprechende kleinere ringförmige Abschnitt ist eine ringförmige Lücke, die im Stator 4 ausgebildet ist, um den Vorsprung 8 unterzubringen. Demnach ist der Stator 4 im Querschnitt im Allgemeinen C-förmig ausgebildet und umfasst ein erstes und ein zweites Ende 4-1, 4-2, die voneinander getrennt sind. Wie hierin beschrieben ist der Winkelumfang des größeren und des kleineren ringförmigen Sektors definiert, um den Vorsprung 8 unterzubringen. Der Stator 4 ist aus mehreren Schichtungen ausgebildet, die einander zueinanderweisend berührend angeordnet sind, um einen gestapelten Kern auszubilden. Die Schichtungen können zum Beispiel aus Elektrostahl ausgebildet sein.
• Der Stator 4 umfasst mehrere Statorzähne 9, die von einem radial außen liegenden zum Teil ringförmigen Segment 10 aus radial nach innen vorstehen. Der Stator 4 erstreckt sich in der vorliegenden Ausführungsform über 300° und umfasst achtzehn (18) Statorzähne 9. Die Statorzähne 9 sind von 9-1 bis einschließlich 9-18 gegen den Uhrzeigersinn durchnummeriert, anfangend vom ersten Ende 4-1 des Stators 4. Die Statorzähne 9 weisen einen Winkelabstand (Teilwinkel) von 16,67° auf. Im Gegensatz zu vollständig umspülten elektrischen Maschinen (d. h. elektrischen Maschinen mit einem Stator, der sich über 360° erstreckt), ist der Winkel zwischen den Statorzähnen 9 kein ganzzahliges Vielfaches von 360°. Der Stator 4 kann aus einem oder mehreren Segmenten ausgebildet sein, sofern die sich ergebenden Strömungspfade innerhalb eines jeden Segments in sich geschlossen sind. Die Anzahl der Statorzähne 9 in jedem Segment kann zum Beispiel achtzehn (18) (wie in 2 dargestellt), sechs (6) oder zwei (2) betragen. Demnach wird darauf hingewiesen, dass der Stator 4 möglicherweise eine modulare Gestaltungsform aufweist. Die Abmessungen eines jeden Segments können modifiziert werden, um Drehmomentschwankungen und Spannungsoberwellen zu verringern.
• Der Rotor 5 weist einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf und ist koaxial mit dem Stator 4 angeordnet. Der Rotor 5 umfasst achtzehn (18) Permanentmagneten, die Rotorpole 12 mit einem einheitlichen Winkelabstand um den Rotor 5 herum ausbilden. Demnach beträgt der Rotorpolabstand in der vorliegenden Ausführungsform 20°. Die Rotorpole 12 werden jeweils durch einen oder mehrere Permanentmagneten ausgebildet. Die Rotorpole 12 können zum Beispiel aus Seltenerdmaterialien ausgebildet werden, um eine hohe magnetische Flussdichte bereitzustellen.
• Die Statorzähne 9 tragen Wicklungen 11, die mit der 3-phasigen Zufuhr verbunden sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Wicklungen 11 konzentrierte Wicklungen, umfassend separate Wicklungen, die um jeden Statorzahn 9 gewickelt sind. Die Phasenverschiebung zwischen den Wicklungen 11 beträgt 150 elektrische Grad. Wenn die Wicklungen 11 von zwei nebeneinanderliegenden Schlitzen in derselben Phase liegen, dann sind diese Wicklungen 11 mit gegensätzlicher Polarität verbunden, was zu einer Phasenverschiebung von 30 elektrischen Grad führt. Wenigstens in bestimmten Ausführungsformen kann dies zu einer höheren Drehmomentdichte und/oder zu einer niedrigeren Stromdichte führen. Unter Bezugnahme auf 3 ist die erste Spulentopologie [T1] der Wicklungen 11 wie folgt: $$-A-B+B+C-C-A+A+B-B-C+C+A-A-B+B+C-C-A$$

  
• Es wird darauf hingewiesen, dass die erste Spulentopologie [T1] die Phase des Stroms definiert, mit dem die Statorzähne 9-1 bis 9-18 gegen den Uhrzeigersinn durchnummeriert sind, anfangend vom ersten Ende 4-1 des Stators 4. Unter Bezugnahme auf 1 sind die Wicklungen 11 über einen ersten Wechselrichter 15 elektrisch mit einer Hochspannungs(HV)-Batterie 14 gekoppelt. Eine Steuereinheit 16, umfassend eine erste Steuervorrichtung (nicht dargestellt), ist bereitgestellt, um die Stromversorgung der Wicklungen 11 zu sequenzieren. Die Wechselwirkung des Stroms in den Wicklungen 11 und des durch die Permanentmagneten in den Rotorpolen 12 erzeugten magnetischen Flusses, versetzt den Rotor 5 in Drehung. Die Zufuhrsequenz ist dieselbe wie bei einem herkömmlichen PMSM mit drei (3) Phasen mit einem runden Stator. Demnach wird die elektrische Maschine 1 auf herkömmliche Weise betrieben.
• Unter Bezugnahme auf 2 erstreckt sich ein umlaufendes Schutzschildelement 17 zwischen den Enden des Stators 4, um die Übertragung von magnetischem Fluss von den Rotorpolen 12 in das Komponentengehäuse 6 zu verringern. Allerdings sind das erste und das zweite Ende 4-1, 4-2 des Stators 4 magnetisch isoliert und dies kann zu Spannungsungleichgewichten innerhalb der elektrischen Maschine 1 führen.
• Wenigstens in bestimmten Ausführungsformen hilft die Konfiguration des Stators 4 dabei, das Volumen der Statorzähne 9 zu verringern und den Gehalt an Gegen-EMF-Oberschwingungen (in Vergleich zu einer entsprechenden 3/2-Topologie) zu verringern. Der Stator 4 kann ferner die Motorfrequenz um bis zu 10 % (im Vergleich zu einer bekannten Schlitzanteiltopologie) verringern; und kann das Spannungsungleichgewicht in Gegen-EMF der Wicklungen 11 derselben Phase (im Vergleich zu einer entsprechenden 3/2-Topologie) verringern.
• In der Folge wird die Vorgehensweise zum Bestimmen der Pol-Schlitz-Kombination der elektrischen Maschine 1 zum Verringern von magnetischem Ungleichgewicht beschrieben. Der Begriff N_p definiert die Anzahl der Rotorpole; und der Begriff N_t definiert die Anzahl der Statorzähne. Ein erstes Basismodell (Basel) und ein zweites Basismodell (Base2) sind definiert und bilden die Grundlage für höhere Pol-Schlitz-Kombinationen für die elektrische Maschine 1. Das erste Basismodell weist eine Konfiguration von 6/5 (Statorzähne/Rotorpole) auf (d. h. N_tBase1 = 6/N_pBase1 = 5); und das zweite Basismodell weist eine Konfiguration von 9/8 (Statorzähne/Rotorpole) auf (d. h. N_tBase2 = 9/N_pBase2 = 8). Wie nachfolgend beschrieben bildet das erste Basismodell die Grundlage der elektrischen Maschine 1 aus, die in 2 mit achtzehn (18) Statorzähnen 9 und achtzehn (18) Rotorpolen 12 dargestellt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass weitere Basismodelle definiert werden können.
• Mit Bezug auf Basismodelle mit einer ungeraden Anzahl von Rotorpolen 12 (zum Beispiel N_pBase = 5,7,9...) wird der folgende Satz aus Gleichungen (Gleichungen 1 bis 4) angewandt. Die Anzahl von Rotorpolen (N_p) in der elektrischen Maschine 1 wird durch Anwenden der folgenden Gleichung berechnet: $$N_p=\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k+N_{pBase}\cdot f$$

  
• Wobei gilt:
• N_p ist die Anzahl der Rotorpole;
• N_pBase ist die Anzahl von Rotorpolen im Basismodell;
• k ist eine nicht negative Ganzzahl (0, 1, 2, 3...); und
• f ist eine positive Ganzzahl (1, 2, 3...).
• Die Anzahl der Statorzähne 9 wird anhand der folgenden Gleichung berechnet: $$N_t=N_{tBase}\cdot \text{f}$$

  
• Wobei gilt:
• N_t ist die Anzahl der Statorzähne;
• N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen im Basismodell; und
• f ist eine positive Ganzzahl (1, 2, 3...).
• Ein Sektorwinkel a des kleineren ringförmigen (Ausschnitts)-Sektors, der einen Ausschnitt im Stator 4 ausbildet, wird anhand der folgenden Gleichung berechnet: $$\mathrm{\alpha }=\frac{\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k}{\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k+N_{pBase}\cdot f}\cdot 360$$

  
• Wobei gilt:
• N_pBase ist die Anzahl der Rotorpole im Basismodel;
• k ist eine nicht negative Ganzzahl (0, 1, 2, 3...); und
• f ist eine positive Ganzzahl (1, 2, 3...).
• Ferner wird der Teilwinkekl β der Statorzähne 9 (d. h. der Winkel zwischen nebeneinanderliegenden Statorzähnen 9) mit der folgenden Gleichung berechnet: $$\mathrm{\beta }=\frac{360-\mathrm{\alpha }}{f\cdot N_{tBase}}$$

  
• Wobei gilt:
• N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen im Basismodell; und
• f ist eine positive Ganzzahl (1, 2, 3...).
• Es wird darauf hingewiesen, dass, um die Konfiguration der elektrischen Maschine 1 zu bestimmen, die nicht negative Ganzzahl k und die positive Ganzzahl f für jede Gleichung konstant sind. Wie zuvor beschrieben werden die Gleichungen 1 bis 4 für ein Basismodell eingesetzt, das aus einer ungeraden Anzahl von Statorzähnen 9 besteht, sodass das erste Basismodell (Basel) eine Konfiguration von 6/5 (Statorzähne/Rotorpole) aufweist. So führt zum Beispiel, wenn die nicht negative Ganzzahl k auf eins (k=1) eingestellt ist und die positive Ganzzahl f auf drei (f=3) eingestellt ist, das Anwenden von Gleichungen 1 bis 4 unter Einsatz des ersten Basismodells mit einer Konfiguration 6/5 (Statorzähne/Rotorpole) (d. h. N_tBase1 = 6/N_pBase1 = 5) zu der in 2 dargestellten elektrischen Maschine 1. Insbesondere weist der Stator 4 achtzehn (18) Statorzähne 9 auf (N_t = 18); und der Rotor 5 weist achtzehn (18) Rotorpole 12 auf. Der Sektorwinkel a des kleineren ringförmigen Sektors beträgt 60°, sodass das Winkelmaß des größeren ringförmigen Sektors 300° (360° - a) beträgt. Der Teilwinkel β der Zähne 9 im Stator 4 beträgt 16,67°. Die Konfiguration der Statorzähne 9 und der Rotorpole 12 der elektrischen Maschine 1 ist derart gestaltet, dass magnetisches Ungleichgewicht verringert werden kann.
• Mit Bezug auf Basismodelle mit einer geraden Anzahl von Rotorpolen (zum Beispiel N_pBase = 8,10,12 ...) wird der folgende Satz aus Gleichungen (Gleichungen 5 bis 8) angewandt. Die Anzahl von Rotorpolen (N_p) wird durch Einsetzen der folgenden Gleichung berechnet: $$N_p=\left(2\cdot k+N_{pbase}\cdot f\right)$$

  
• Wobei gilt:
• N_p ist die Anzahl der Rotorpole;
• N_pBase ist die Anzahl von Rotorpolen im Basismodell;
• k ist eine nicht negative Ganzzahl (0, 1, 2, 3...); und
• f ist eine positive Ganzzahl (1, 2, 3...).
• Wenn die nicht negative Ganzzahl k als null eingestellt wird (k=0), dann weist die elektrische Maschine 1 einen bogenförmigen Stator 4 auf, der sich über 360° erstreckt (d. h. ohne einen kleineren ringförmigen Sektorausschnitt). Die Ganzzahl k kann bestimmt werden als eine positive Ganzzahl (d. h. k>0) für eine elektrische Maschine 1 mit einem zum Teil bogenförmigen Stator 4.
• Die Anzahl der Statorzähne 9 wird anhand der folgenden Gleichung berechnet: $$N_t=N_{tBase}\cdot \text{f}$$

  
• Wobei gilt:
• N_t ist die Anzahl der Statorzähne;
• N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen im Basismodell; und
• f ist eine positive Ganzzahl (1, 2, 3...).
• Ein Sektorwinkel a des kleineren ringförmigen (Ausschnitts)-Sektors, der einen Ausschnitt im Stator 4 ausbildet, wird anhand der folgenden Gleichung berechnet: $$\mathrm{\alpha }=\frac{2\cdot k}{2\cdot k+N_{pbase}\cdot f}\cdot 360$$

  
• Wobei gilt:
• N_pBase ist die Anzahl der Rotorpole im Basismodel;
• k ist eine nicht negative Ganzzahl (0, 1, 2, 3...); und
• f ist eine positive Ganzzahl (1, 2, 3...).
• Ferner wird der Teilwinkel β der Statorzähne 9 mit der folgenden Gleichung berechnet: $$\mathrm{\beta }=\frac{360-\mathrm{\alpha }}{f\cdot N_{tBase}}$$

  
• Wobei gilt:
• N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen im Basismodell; und
• f ist eine positive Ganzzahl (1, 2, 3...).
• Es wird darauf hingewiesen, dass, um die Konfiguration der elektrischen Maschine 1 zu bestimmen, die nicht negative Ganzzahl k und die positive Ganzzahl f für jede Gleichung konstant sind. Wie zuvor beschrieben werden die Gleichungen 5 bis 8 für ein Basismodell eingesetzt, das aus einer geraden Anzahl von Statorzähnen 9 besteht, sodass das erste Basismodell (Base2) eine Konfiguration von 9/8 (Statorzähne/Rotorpole) aufweist. So führt zum Beispiel, wenn die nicht negative Ganzzahl k auf eins (k=1) eingestellt ist und die positive Ganzzahl f auf drei (f=3) eingestellt ist, das Anwenden von Gleichungen 5 bis 8 unter Einsatz des zweiten Basismodells mit einer Konfiguration 9/8 (Statorzähne/Rotorpole) (d. h. N_tBase1 = 9/N_pBase1 = 8) zu einer elektrischen Maschine 1 mit siebenundzwanzig (27) Statorzähnen 9(N_t = 27); und der Rotor 5 weist sechsundzwanzig (26) Rotorpole 12 auf (N_p = 26). Der Sektorwinkel a der kleineren ringförmigen Sektors beträgt 27,7°, sodass das Winkelmaß des größeren ringförmigen Sektors 332,3° (360° - α) beträgt. Der Teilwinkel β der Zähne 9 im Stator 4 beträgt 12,3°. Die Konfiguration der Statorzähne 9 und der Rotorpole 12 der elektrischen Maschine 1 ist derart gestaltet, dass magnetisches Ungleichgewicht verringert werden kann.
• Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf elektrische Maschinen 1 mit Konfigurationen aus Statorzähnen 9 und Rotorpolen 12, die den zuvor unter Bezugnahme auf das erste und das zweite Basismodell beschriebenen Sätzen aus Gleichungen entsprechen.
• Es wird darauf hingewiesen, dass weitere Veränderungen an der hierin beschriebenen elektrischen Maschine 1 vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• GB 1303653 [0003]
• EP 2013/074280 [0003]

Claims (23)

1. Verfahren zum Konfigurieren einer elektrischen Maschine, wobei die elektrische Maschine Folgendes umfasst: einen Rotor mit N_p Rotorpolen, wobei N_p die Anzahl von Rotorpolen ist; und einen Stator mit einem oder mehreren Ausschnittssektoren und N_t Statorzähnen, wobei N_t die Anzahl der Statorzähne ist; das Verfahren, umfassend das Konfigurieren der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von einem Basismodell (Basel) mit N_tBase Statorzähnen und N_pBase Rotorpolen, wobei N_tBase und N_pBase jeweils Ganzzahlen größer eins sind und N_pBase eine ungerade Zahl ist; wobei N_p anhand der folgenden Gleichung berechnet wird: $$N_p=\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k+N_{pBase}\cdot f$$

   

   und N_t anhand der folgenden Gleichung berechnet wird: $$N_t=N_{tBase}\cdot \text{f}$$

   

   Wobei gilt: N_p ist die Anzahl der Rotorpole und ist größer eins; N_t ist die Anzahl von Statorzähnen und ist größer eins; N_pBase ist die Anzahl von Rotorpolen im Basismodell; N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen im Basismodell; k ist eine nicht negative Ganzzahl; und f ist eine positive Ganzzahl.
2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Berechnen eines Sektorwinkels a des einen oder der mehreren Ausschnittssektoren unter Einsatz der folgenden Gleichung: $$\mathrm{\alpha }=\frac{\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k}{\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k+N_{pBase}\cdot f}\cdot 360$$

   

   Wobei gilt: α ist der Sektorwinkel des Ausschnittssektors im Stator.
3. Verfahren nach Anspruch 2, umfassend das Berechnen eines Teilwinkels β der Zähne im Stator unter Einsatz der folgenden Gleichung: $$\mathrm{\beta }=\frac{360-\mathrm{\alpha }}{f\cdot N_{tBase}}$$

   

   Wobei gilt: β ist der Teilwinkel von Zähnen im Stator.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei das Basismodell die folgende Konfiguration aufweist: $$N_{tBase}=6;$$

   

   und $$N_{pBase}=5.$$

   
5. Elektrische Maschine, umfassend einen Rotor und einen Stator, wobei der Stator einen Ausschnittssektor aufweist; wobei die elektrische Maschine in Abhängigkeit von einem Basismodell mit N_tBase Statorzähnen und N_pBase Rotorpolen konfiguriert ist, wobei N_tBase und N_pBase jeweils Ganzzahlen größer eins sind und N_pBase eine ungerade Zahl ist; wobei der Rotor N_p Rotorpole aufweist, wobei N_p anhand der folgenden Gleichung definiert ist: $$N_p=\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k+N_{pBase}\cdot f$$

   

   wobei der Stator (4) N_t Statorzähne (9) aufweist, wobei N_t durch die folgende Gleichung definiert ist: $$N_t=N_{tBase}\cdot \text{f}$$

   

   Wobei gilt: N_p ist die Anzahl von Rotorpolen und ist größer eins; N_t ist die Anzahl von Statorzähnen und ist größer eins; N_pBase ist die Anzahl von Rotorpolen im Basismodell; N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen im Basismodell; k ist eine nicht negative Ganzzahl; und f ist eine positive Ganzzahl.
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 5, wobei ein Sektorwinkel a des einen oder der mehreren Ausschnittssektoren durch die folgende Gleichung definiert ist: $$\mathrm{\alpha }=\frac{\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k}{\frac{1-{\left(-1\right)}^f}{2}+2\cdot k+N_{pBase}\cdot f}\cdot 360$$

   

   Wobei gilt: α ist der Sektorwinkel des Ausschnittssektors im Stator.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei ein Teilwinkel β der Zähne im Stator durch die folgende Gleichung definiert ist: $$\mathrm{\beta }=\frac{360-\mathrm{\alpha }}{f\cdot N_{tBase}}$$

   

   Wobei gilt: β ist der Teilwinkel von Zähnen im Stator.
8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, wobei das Basismodell (Basel) die folgende Konfiguration aufweist: $$N_{tBase}=6;$$

   

   und $$N_{pBase}=5.$$

   
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei die nicht negative Ganzzahl k eins ist (k=1) und die positive Ganzzahl f drei ist (f=3), der Stator achtzehn Statorzähne aufweist; und der Rotor achtzehn Pole aufweist.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, wenn direkt oder indirekt abhängig von Anspruch 6, wobei der Sektorwinkel a des einen oder der mehreren ringförmigen Ausschnittssektoren 60° beträgt.
11. Elektrische Maschine nach Anspruch 9 oder 10, wenn direkt oder indirekt abhängig von Anspruch 7, wobei der Teilwinkel β der Zähne im Stator 16,67° beträgt.
12. Verfahren zum Konfigurieren einer elektrischen Maschine, wobei die elektrische Maschine Folgendes umfasst: einen Rotor mit N_p Rotorpolen, wobei N_p die Anzahl von Rotorpolen ist und größer eins ist; und einen Stator mit einem oder mehreren Ausschnittssektoren und N_t Statorzähnen, wobei N_t die Anzahl der Statorzähne ist und größer eins ist; wobei das Verfahren das Konfigurieren der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von einem Basismodell (Base2) mit N_tBase Statorzähnen und N_pBase Rotorpolen umfasst, wobei N_tBase und N_pBase jeweils Ganzzahlen größer eins sind und N_pBase eine gerade Zahl ist; wobei N_p anhand der folgenden Gleichung berechnet wird: $$N_p=\left(2\cdot k+N_{pbase}\cdot f\right)$$

    

    und N_t anhand der folgenden Gleichung berechnet wird: $$N_t=N_{tBase}\cdot \text{f}$$

    

    Wobei gilt: N_p ist die Anzahl der Rotorpole und ist größer eins; N_t ist die Anzahl von Statorzähnen und ist größer eins; N_pBase ist die Anzahl von Rotorpolen im Basismodell; N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen im Basismodell; k ist eine nicht negative Ganzzahl; und f ist eine positive Ganzzahl.
13. Verfahren nach Anspruch 12, umfassend das Berechnen eines Sektorwinkels a des einen oder der mehreren Ausschnittssektoren unter Einsatz der folgenden Gleichung: $$\mathrm{\alpha }=\frac{2\cdot k}{2\cdot k+N_{pbase}\cdot f}\cdot 360$$

    

    Wobei gilt: α ist der Sektorwinkel des Ausschnittssektors im Stator.
14. Verfahren nach Anspruch 13, umfassend das Berechnen eines Teilwinkels β der Zähne im Stator unter Einsatz der folgenden Gleichung: $$\mathrm{\beta }=\frac{360-\mathrm{\alpha }}{f\cdot N_{tBase}}$$

    

    Wobei gilt: β ist der Teilwinkel von Zähnen im Stator.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Basismodell (Base 2) die folgende Konfiguration aufweist: $$N_{tBase}=9;$$

    

    und $$N_{pBase}=8.$$

    
16. Elektrische Maschine, umfassend einen Rotor und einen Stator, wobei der Stator einen Ausschnittssektor aufweist; wobei die elektrische Maschine in Abhängigkeit von einem Basismodell mit N_tBase Statorzähnen und N_pBase Rotorpolen konfiguriert ist, wobei N_tBase und N_pBase jeweils Ganzzahlen größer eins sind und N_pBase eine gerade Zahl ist; wobei der Rotor N_p Rotorpole aufweist, wobei N_p anhand der folgenden Gleichung definiert ist: $$N_p=\left(2\cdot k+N_{pbase}\cdot f\right)$$

    

    wobei der Stator N_t Statorzähne aufweist, wobei N_t anhand der folgenden Gleichung definiert ist: $$N_t=N_{tBase}\cdot \text{f}$$

    

    Wobei gilt: N_p ist die Anzahl der Rotorpole und ist größer eins; N_t ist die Anzahl von Statorzähnen und ist größer eins; N_pBase ist die Anzahl von Rotorpolen im Basismodell; N_tBase ist die Anzahl von Statorzähnen im Basismodell; k ist eine nicht negative Ganzzahl; und f ist eine positive Ganzzahl.
17. Elektrische Maschine nach Anspruch 5, wobei ein Sektorwinkel a des einen oder der mehreren Ausschnittssektoren durch die folgende Gleichung definiert ist: $$\mathrm{\alpha }=\frac{2\cdot k}{2\cdot k+N_{pbase}\cdot f}\cdot 360$$

    

    Wobei gilt: a ist der Sektorwinkel des Ausschnittssektors im Stator.
18. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei ein Teilwinkel β der Zähne im Stator durch die folgende Gleichung definiert ist: $$\mathrm{\beta }=\frac{360-\mathrm{\alpha }}{f\cdot N_{tBase}}$$

    

    Wobei gilt: β ist der Teilwinkel von Zähnen im Stator.
19. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Basismodell (Base 2) die folgende Konfiguration aufweist: $$N_{tBase}=9;$$

    

    und $$N_{pBase}=8.$$

    
20. Fahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 5 bis 11; oder nach einem der Ansprüche 16 bis 19.
21. Verfahren zum Konfigurieren einer elektrischen Maschine, im Wesentlichen wie hierin beschrieben, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
22. Elektrische Maschine, im Wesentlichen wie hierin beschrieben, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
23. Fahrzeug, im Wesentlichen wie hierin beschrieben, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.

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