DE112017005940T5

DE112017005940T5 - Vorrichtung für eine elektrische maschine

Info

Publication number: DE112017005940T5
Application number: DE112017005940.2T
Authority: DE
Inventors: Tiago CESA; Alexandros Michaelides
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2019-09-05
Also published as: GB201719369D0; GB2559015B; WO2018095968A1; GB2559015A; GB201619857D0

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Rotor (3) für eine elektrische Maschine (1). Der Rotor (3) weist eine Vielzahl von Permanentmagneten (6-n) auf, die in in dem Rotor (3) ausgebildeten Magnetöffnungen (9) gelagert sind. Die Permanentmagneten (6-n) weisen jeweils einen Bezugsrahmen auf, der eine Längsmittelachse (Zn), eine Querhauptachse (Xn) und eine Quernebenachse (Yn) umfasst. Die Längsmittelachse (Zn) jedes Permanentmagneten (6-n) erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse (Z) des Rotors (3). Der Rotor (3) weist eine Vielzahl von Magnetpolen (5a-f) auf, die jeweils eine Vielzahl von Permanentmagneten (6-n) aufweisen, die in wenigstens einer ersten Schicht (L1) angeordnet sind. Die erste Schicht (L1) jedes Magnetpols (5a-f) enthält eine Vielzahl der Permanentmagneten (6-n), wobei die Permanentmagnete (6-n) in der ersten Schicht (L1) derart angeordnet sind, dass sich die Quernebenachse (Yn) jedes Permanentmagneten (6-n) entlang eines Radius (Rn) des Rotors (3) erstreckt.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung für eine elektrische Maschine. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich betrifft die vorliegende Offenbarung einen Rotor für eine elektrische Maschine; eine einen Rotor umfassende elektrische Maschine; und ein eine elektrische Maschine umfassendes Fahrzeug.
STAND DER TECHNIK
Eine besondere Konstruktionsherausforderung für elektrische Maschinen ist das Positionieren und das Anordnen der Permanentmagnete innerhalb des Rotors, da das Positionieren und die Ausrichtung den resultierenden magnetischen Flusspfad beeinflussen. Die Permanentmagnete sind in im Rotor ausgebildeten Magnetöffnungen gelagert. Der Rotor kann Flussbarrieren in der Form von inneren Öffnungen umfassen, um den von den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Fluss zu steuern. Die Magnetöffnungen und Flussbarrieren bilden eine Vielzahl von Brücken (oder Stegen) innerhalb des Rotors aus. Wenn die elektrische Maschine betrieben wird, werden mechanische Spannungen innerhalb des Rotors induziert, während er sich dreht. Die resultierenden mechanischen Spannungen sind an den Ecken der Magnetöffnungen besonders hoch. Die Brücken innerhalb des Rotors müssen ausreichend stark sein, um den resultierenden Auflasten standzuhalten. Um allerdings den magnetischen Streufluss zu verringern, sollten die Brücken so klein und dünn wie möglich sein.
Wenigstens in bestimmten Ausführungsformen strebt die vorliegende Erfindung danach, einen verbesserten Rotor für eine elektrische Maschine bereitzustellen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäße Aspekte betreffen einen Rotor für eine elektrische Maschine; eine einen Rotor umfassende elektrische Maschine und ein Fahrzeug, wie in den angehängten Patentansprüchen beansprucht.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt ist ein Rotor für eine elektrische Maschine bereitgestellt, wobei der Rotor Folgendes aufweist:

eine Vielzahl von Permanentmagneten, die in in dem Rotor ausgebildeten Magnetöffnungen montiert sind, wobei die Permanentmagneten jeweils einen Bezugsrahmen aufweisen, der eine Längsmittelachse, eine Querhauptachse und eine Quernebenachse umfasst; die Längsmittelachse jedes Permanentmagneten erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse des Rotors;
eine Vielzahl an Magnetpolen, die jeweils mehrere Permanentmagneten umfassen, die in mindestens einer ersten Schicht angeordnet sind;
wobei die erste Schicht jedes Magnetpols eine Vielzahl der Permanentmagnete umfasst, wobei die Permanentmagnete in der ersten Schicht derart angeordnet sind, dass die Quernebenachse jedes Permanentmagneten sich wenigstens im Wesentlichen entlang eines Radius des Rotors erstreckt. Somit erstreckt sich die Quernebenachse jedes Permanentmagneten von der Drehachse des Rotors radial nach außen. Der Rotor kann eine oder mehrere der Schichten von Permanentmagneten umfassen. Der Rotor weist eine Drehachse auf, um die der Rotor konfiguriert ist, sich zu drehen. Die Permanentmagneten in wenigstens der ersten Schicht sind derart angeordnet, dass sich die Quernebenachse jedes Permanentmagneten von der Drehachse des Rotors wenigstens im Wesentlichen radial nach außen erstreckt. Wenigstens in bestimmten Ausführungsformen können die Permanentmagneten dazu beitragen, die mechanischen Spannungen innerhalb des Rotors zu verringern. Insbesondere kann die im Rotor an den Ecken der Permanentmagneten erzeugte mechanische Spannung verringert werden. Die Abmessungen der im Rotor gebildeten Brücken (Stege) können aufgrund der geringeren mechanischen Spannung verringert werden. Der magnetische Streufluss durch diese Brücken kann verringert werden, wodurch ermöglicht werden kann, dass die Leistung der elektrischen Maschine zunimmt.

Die Längsmittelachse, die Querhauptachse und die Quernebenachse sind senkrecht zueinander angeordnet. Die Querhauptachse und die Quernebenachse definieren jeweils eine Mittelachse des Permanentmagneten in einem Querschnitt (d. h. eine Ebene senkrecht zu der Längsachse). Die Querhauptachse jedes Permanentmagneten in der ersten Schicht erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu einem Radius des Rotors.
Die Permanentmagnete sind in im Rotor ausgebildeten Magnetöffnungen gelagert. Die Magnetöffnungen sind typischerweise innere Öffnungen. Die inneren Öffnungen werden durch Aussparungen in dem Rotor ausgebildet, die von einer Außenoberfläche des Rotors eingesetzt sind. Die Magnetöffnungen erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu der Drehachse des Rotors.
Eine oder mehrere Brücken können zwischen den Permanentmagneten in der ersten Schicht ausgebildet sein. Beispielsweise kann die erste Schicht aus zwei Permanentmagneten bestehen und eine erste Brücke kann zwischen den Permanentmagneten in der ersten Schicht ausgebildet sein. Es versteht sich, dass die erste Schicht mit einer entsprechenden Zunahme der Anzahl von Brücken, die in dem Rotor ausgebildet sind, drei oder mehr Permanentmagnete aufweisen kann.
Die erste Schicht kann zwei oder mehr der Permanentmagneten umfassen. Beispielsweise kann die erste Schicht drei oder vier der Permanentmagneten umfassen. Die erste Schicht kann aus zwei der Permanentmagneten bestehen. In einer alternativen Anordnung kann die erste Schicht aus drei oder vier der Permanentmagneten bestehen.
Die Magnetpole können jeweils eine zweite Schicht der Permanentmagneten umfassen. Die zweite Schicht jedes Magnetpols kann eine Vielzahl der Permanentmagneten umfassen. Die Permanentmagneten in der zweiten Schicht können derart angeordnet sein, dass sich die Quernebenachse jedes Permanentmagneten wenigstens im Wesentlichen entlang eines Radius des Rotors erstreckt. Somit können die Permanentmagneten derart angeordnet sein, dass sich die Quernebenachse von der Drehachse des Rotors wenigstens im Wesentlichen radial nach außen erstreckt. Die Querhauptachse jedes Permanentmagneten in der zweiten Schicht kann sich im Wesentlichen senkrecht zu einem Radius des Rotors erstrecken.
Die zweite Schicht kann aus zwei der Permanentmagneten bestehen. In einer alternativen Anordnung kann die zweite Schicht aus drei oder vier der Permanentmagneten bestehen.
Eine oder mehrere Brücken können zwischen den Permanentmagneten in der zweiten Schicht ausgebildet sein. Beispielsweise kann die zweite Schicht aus zwei Permanentmagneten bestehen, und eine zweite Brücke kann zwischen den Permanentmagneten in der zweiten Schicht ausgebildet sein. Es versteht sich, dass die zweite Schicht mit einer entsprechenden Zunahme der Anzahl von Brücken, die in dem Rotor ausgebildet sind, drei oder mehr Permanentmagnete aufweisen kann.
Die Magnetpole können jeweils eine dritte Schicht der Permanentmagneten umfassen. Die dritte Schicht jedes Magnetpols kann eine Vielzahl der Permanentmagneten umfassen. Die Permanentmagneten in der dritten Schicht können derart angeordnet sein, dass sich die Quernebenachse jedes Permanentmagneten wenigstens im Wesentlichen entlang eines Radius des Rotors erstreckt. Somit können die Permanentmagneten derart angeordnet sein, dass sich die Quernebenachse von der Drehachse des Rotors wenigstens im Wesentlichen radial nach außen erstreckt. Die Querhauptachse jedes Permanentmagneten in der dritten Schicht kann sich im Wesentlichen senkrecht zu einem Radius des Rotors erstrecken.
Die erste Schicht kann von der zweiten Schicht und/oder der dritten Schicht radial versetzt sein. Die Schichten aus Permanentmagneten können radial zueinander versetzt sein. Die Schichten können im Wesentlichen konzentrisch um die Drehachse des Rotors angeordnet sein.
Der Rotor kann eine oder mehrere Flussbarrieren umfassen. Die eine oder die mehreren Flussbarrieren können eine Öffnung oder einen Hohlraum umfassen, die/der in dem Rotor ausgebildet ist. Die eine oder die mehreren Flussbarrieren können in jeder Schicht seitlich der Permanentmagnete angeordnet sein. Die erste und die zweite Schicht können seitlich durch entsprechende äußere und innere Flussbarrieren begrenzt sein. Eine oder mehrere Brücken können zwischen den Permanentmagneten und der einen oder den mehreren Flussbarrieren ausgebildet sein.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt ist ein Rotor für eine elektrische Maschine bereitgestellt, wobei der Rotor Folgendes aufweist:

eine Vielzahl von Permanentmagneten, die in in dem Rotor ausgebildeten Magnetöffnungen montiert sind, wobei die Permanentmagneten jeweils einen Bezugsrahmen aufweisen, der eine Längsmittelachse (Zn), eine Querhauptachse (Xn) und eine Quernebenachse (Yn) umfasst; wobei sich die Längsmittelachse (Zn) jedes Permanentmagneten im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse des Rotors erstreckt;
eine Vielzahl an Magnetpolen, die jeweils mehrere Permanentmagneten umfassen, die in mindestens einer ersten Schicht angeordnet sind;
wobei die erste Schicht jedes Magnetpols eine Vielzahl der Permanentmagnete umfasst, wobei die Permanentmagnete in der ersten Schicht derart angeordnet sind, dass die Quernebenachse (Yn) jedes Permanentmagneten sich in einem ersten Winkel (α1) zu einem Radius des Rotors erstreckt. Somit erstreckt sich die Querhauptachse (Xn) jedes Permanentmagneten in dem ersten Winkel (α1) zu einer Tangente des Radius.

Der erste Winkel (α1) ist ungleich null. Der erste Winkel (α1) kann höchstens 5° oder höchstens 2° betragen. Der erste Winkel (α1) kann null (0) Grad plus oder minus fünf (5) Grad (d. h. α1=0°±5°) oder null (0) Grad plus oder minus zwei (2) Grad sein (d. h. α1=0°±2°). Der erste Winkel (α1) kann ungleich null sein.
Die Magnetpole können jeweils eine zweite Schicht umfassen. Die zweite Schicht kann mehrere der Permanentmagneten umfassen. Die Permanentmagneten in der zweiten Schicht können derart angeordnet sein, dass sich die Quernebenachse (Yn) jedes Permanentmagneten in einem zweiten Winkel (α2) zu einem Radius des Rotors erstreckt. Somit erstreckt sich die Querhauptachse (Xn) jedes Permanentmagneten in einem zweiten Winkel (α2) zu einer Tangente der Polachse (d-Achse) des Radius.
Der zweite Winkel (α2) ist ungleich null. Der zweite Winkel (α2) kann höchstens 5° oder höchstens 2° sein. Der zweite Winkel (α2) kann null (0) Grad plus oder minus fünf (5) Grad (d. h. α2=0°±5°) oder null (0) Grad plus oder minus zwei (2) Grad sein (d. h. α2=0°±2°). Der zweite Winkel (α1) kann ungleich null sein. Der erste Winkel (α1) und der zweite Winkel (α2) könnten sich voneinander unterscheiden. Alternativ können der erste Winkel (α1) und der zweite Winkel (α2) wenigstens im Wesentlichen gleich sein.
Die Magnetpole können jeweils eine dritte Schicht umfassen. Die dritte Schicht kann mehrere der Permanentmagneten umfassen. Die Permanentmagneten in der dritten Schicht können derart angeordnet sein, dass sich die Quernebenachse (Yn) jedes Permanentmagneten in einem dritten Winkel (a3) zu einem Radius des Rotors erstreckt. Die Querhauptachse (Xn) jedes Permanentmagneten erstreckt sich in einem dritten Winkel (α3) zu einer Tangente der Polachse (d-Achse) des Radius.
Der dritte Winkel (α3) ist ungleich null. Der dritte Winkel (α3) kann höchstens 5° oder höchstens 2° sein. Der dritte Winkel (α3) kann null (0) Grad plus oder minus fünf (5) Grad (d. h. α3=0°±5°) oder null (0) Grad plus oder minus zwei (2) Grad sein (d. h. α3=0°±2°). Der dritte Winkel (α3) kann ungleich null sein. Der erste Winkel (α1), der zweite Winkel (α2) und der dritte Winkel (α3) könnten sich voneinander unterscheiden. Alternativ können der erste Winkel (α1), der zweite Winkel (α2) und der dritte Winkel (α3) wenigstens im Wesentlichen gleich sein.
Die erste Schicht kann von der zweiten Schicht und/oder der dritten Schicht radial versetzt sein. Die Schichten aus Permanentmagneten können radial voneinander versetzt sein (d. h. in radialer Richtung voneinander versetzt sein). Die Schichten können im Wesentlichen konzentrisch um die Drehachse des Rotors angeordnet sein.
Die Permanentmagneten in jeder Schicht können von den Permanentmagneten in einer oder mehreren anderen Schichten winkelversetzt sein. Beispielsweise können die Permanentmagnete in der ersten Schicht winkelversetzt zu den Permanentmagneten in der zweiten Schicht und/oder den Permanentmagneten in der dritten Schicht sein.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt ist eine einen Rotor umfassende elektrische Maschine wie hierin beschrieben bereitgestellt. Die elektrische Maschine kann eine Synchronmaschine mit einem Permanentmagneten sein.
Gemäß noch einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt ist ein eine elektrische Maschine wie hierin beschrieben umfassendes Fahrzeug bereitgestellt. Die elektrische Maschine kann konfiguriert sein, um eine Triebkraft für das Antreiben des Fahrzeugs zu erzeugen. Die elektrische Maschine kann als einziges Mittel zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet werden oder kann in Verbindung mit einer weiteren drehmomenterzeugenden Maschine, wie etwa einem Verbrennungsmotor, verwendet werden.
Innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung wird ausdrenden Maschine, wie etwa einem Verbrennungsmotor, verwendet werden. es Fahrzeug bereitgestellt. Die elektrische Maschine kann konfiguriert sein, umentanspr wie und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt werden, und insbesondere deren individuellen Merkmale, unabhfangs dieser Anmeldung wird ausdrenden Maschine, wie etwa einem Verbrennungsmotor, verwendet werden. es Fahrzeugsfereitgestemen 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 beliebigen 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 nur beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das eine elektrische Maschine gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst;
2 einen Querschnitt durch die elektrische Maschine, die in 1 gezeigt ist;
3 eine vergrößerte Ansicht eines Magnetpols der elektrischen Maschine, die in 1 gezeigt wird;
4A eine graphische Darstellung der mechanischen Spannung, die in einem anfänglichen Magnetpol, der Permanentmagneten orthogonal zu einer Polachse (d-Achse) des Magnetpols aufweist, modelliert wird;
4B eine graphische Darstellung der mechanischen Spannung, die in einem modifizierten Magnetpol in Übereinstimmung mit einem erfindungsgemäßen Aspekt modelliert wird;
5 eine erste Tabelle, die die mechanische Spannung in dem anfänglichen und dem modifizierten Magnetpol, die in 4A und 4B gezeigt werden, aufzeigt;
6 einen Magnetpol eines Rotors in Übereinstimmung mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;
7 einen Magnetpol eines Rotors in Übereinstimmung mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform; und
8 einen Magnetpol eines Rotors in Übereinstimmung mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine elektrische Maschine 1 in Übereinstimmung mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird nun beschrieben. Die elektrische Maschine 1 in der vorliegenden Ausführungsform ist zur Verwendung als Traktionsantrieb in einem Kraftfahrzeug 2 ausgebildet, wie schematisch in 1 gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf 2 ist die elektrische Maschine 1 ein Synchronmotor mit einem Permanentmagneten, der einen Rotor 3 und einen Stator 4 umfasst. Ein Luftspalt wird zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 4 aufrechterhalten. Der Rotor 3 besteht aus einer Vielzahl von Lamellen eines ferromagnetischen Materials, um ein Rotoreisen auszubilden. Der Rotor 3 ist derart konfiguriert, dass er sich um eine Drehachse Z (die sich senkrecht zu der Ebene der Seite in 2 erstreckt) dreht. Der Rotor 3 umfasst sechs (6) Magnetpole 5a-f, die jeweils sechs (6) Permanentmagnete 6-n aufweisen (wobei n die Anzahl der Magnete in jedem der Magnetpole 5a-f darstellt). Die Magnetpole 5a-f erstrecken sich jeweils von der Drehachse Z des Rotors 3 aus radial nach außen und sind in einer Winkelstellung voneinander getrennt. In alternativen Ausführungsformen kann der Rotor 3 weniger oder mehr als sechs (6) Magnetpole 5a-f umfassen. Darüber hinaus kann jeder Magnetpol 5a-f weniger oder mehr als sechs (6) Magnete 6-n umfassen. Der Stator 4 umfasst eine Vielzahl von Statorzähnen 7, die sich radial nach innen erstrecken, um Spulenwicklungen 8 zu stützen. In der vorliegenden Anordnung umfasst der Stator 4 vierundfünfzig (54) Statorzähne 7, sodass neun (9) Statorzähne 7 für jeden Magnetpol 5a-f vorliegen. Die Permanentmagnete 6-n erzeugen einen magnetischen Fluss, und ein Drehmoment wird erzeugt, um den Rotor 3 durch Bestromen der Spulenwicklung 8 anzutreiben.
Die Magnetpole 5a-f weisen alle die gleiche allgemeine Konfiguration auf und der Kürze halber wird hierin nur ein erster Magnetpol 5a beschrieben. Ein angenommener Bezugsrahmen für den ersten Magnetpol 5a ist in 3 gezeigt. Der Bezugsrahmen umfasst eine Polachse (d-Achse), die an dem Permanentmagnetfluss der Magnetpole 5a-f ausgerichtet ist, und eine Interpolachse (q-Achse), die quer zu der Richtung der Magnetpole 5a-f angeordnet ist (d. h. quer zu der Polachse (d-Achse)). Die Winkelausdehnung jedes Magnetpols 5a-f (d. h. der eingeschlossene Winkel zwischen der positiven Zwischenpolachse (+q-Achse) und der negativen Zwischenpolachse (-q-Achse)) wird hierin als Polstufe bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Polstufe jedes Magnetpols 5a-f 60°. Die Winkeltrennung der Polachse (d-Achse) des ersten Magnetpols 5a und der Zwischenpolachse (q-Achse) beträgt in der vorliegenden Ausführungsform 30°.
Die Permanentmagnete 6-n sind jeweils in einer separaten Magnetöffnung 9 gelagert, die in dem Rotor 3 ausgebildet ist. Die Magnetöffnungen 9 sind interne Öffnungen, die sich im Wesentlichen parallel zu der Drehachse Z erstrecken. Die Permanentmagnete 6-n in dem ersten Magnetpol 5a sind in einer ersten, zweiten und dritten Schicht L1-L3 angeordnet. Wie in 2 gezeigt, sind die erste, die zweite und die dritte Schicht L1-L3 konzentrisch um die Drehachse Z des Rotors 3 mit einem radialen Versatz zwischen jeder der ersten, der zweiten und der dritten Schicht L1-L3 angeordnet. Die erste Schicht L1 ist in einer radial äußeren Position angeordnet; und die dritte Schicht L3 ist in einer radial inneren Position angeordnet. Die erste, die zweite und die dritte Schicht L1-L3 innerhalb des ersten Pols 5a umfassen jeweils eine Vielzahl von Permanentmagneten 6-n, die symmetrisch um die Polachse (d-Achse) des ersten Magnetpols 5a herum angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform bestehen die erste, die zweite und die dritte Schicht L1-L3 jeweils aus zwei (2) Permanentmagneten 6-n, die auf gegenüberliegenden Seiten der Polachse (d-Achse) in einer symmetrischen Anordnung angeordnet sind. In einer alternativen Ausführungsform können die Permanentmagnete 6-n in dem ersten Magnetpol 5a in einer oder zwei Schichten angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann jede Schicht drei oder mehr Permanentmagnete 6-n aufweisen.
Der erste Magnetpol 5a umfasst zwei (2) äußere Flussbarrieren 10-1, 10-2 und zwei (2) innere Flussbarrieren 11-1, 11-2, die der ersten beziehungsweise der zweiten Schicht L1, L2 zugeordnet sind. Die äußeren Flussbarrieren 10-1, 10-2 und die inneren Flussbarrieren 11-1, 11-2 tragen dazu bei, die entsprechende Flussdichteverteilung an den seitlichen Grenzen des Pols (d. h. der „+q-Achse“ und einer „-q-Achse“) sicherzustellen. Die äußeren Flussbarrieren 10-1, 10-2 und die inneren Flussbarrieren 11-1, 11-2 sind symmetrisch um die Polachse (d-Achse) des ersten Magnetpols 5a herum angeordnet. Die äußeren Flussbarrieren 10-1, 10-2 sind an gegenüberliegenden Seiten der Permanentmagneten 6-n angeordnet, die in der ersten Schicht L1 angeordnet sind; und die inneren Flussbarrieren 11-1, 11-2 sind an gegenüberliegenden Seiten der Permanentmagnete 6-n in der zweiten Schicht L2 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die äußeren Flussbarrieren 10-1, 10-2 und die inneren Flussbarrieren 11-1, 11-2 jeweils einen luftgefüllten Hohlraum, der in radialer Richtung von der Mitte des Rotors 3 aus verlängert ist. Die äußeren Flussbarrieren 10-1, 10-2 und die inneren Flussbarrieren 11-1, 11-2 sind innere Öffnungen, die innerhalb des Rotors 3 derart ausgebildet sind, dass die äußere Oberfläche des Rotors 3 in der Form einer durchgehenden zylindrischen Oberfläche vorliegt.
Die Magnetöffnungen 9, die äußeren Flussbarrieren 10-1, 10-2 und die inneren Flussbarrieren 11-1, 11-2 umfassen innere Öffnungen, die in dem Rotor 3 ausgebildet sind. Die inneren Öffnungen werden durch Ausschnitte in den Lamellen ausgebildet, die zu der Ausbildung des Rotors 3 gestapelt sind. Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Brücken (oder Stegen) in dem Rotor 3 ausgebildet. Eine erste, zweite und dritte mittlere Brücke M1-M3 sind zwischen den Magnetöffnungen 9 in der ersten, der zweiten und der dritten Schicht L1-L3 ausgebildet. Eine erste, zweite und dritte seitliche Brücke S1-S3 sind auf jeder Seite des ersten Magnetpols 5a zwischen den Magnetöffnungen 9 in der ersten, der zweiten und der dritten Schicht L1-L3 und den äußeren Flussbarrieren 10-1, 10-2 und den inneren Flussbarrieren 11-1, 11-2 ausgebildet. In Verwendung sind die mittleren Brücken M1-M3 und die seitlichen Brücken S1-S3 aufgrund der Zentripetalkräfte, die erzeugt werden, während sich der Rotor 3 dreht, einer hohen mechanischen Spannung ausgesetzt. Die mechanische Spannung in den mittleren Brücken M1-M3 und den seitlichen Brücken S1-S3 hängt wenigstens teilweise von der Größe, der Position und dem Profil der Magnetöffnungen 9 und der äußeren Flussbarrieren 10-1, 10-2 und der inneren Flussbarrieren 11-1, 11-2 ab. Wie hierin beschrieben, sind die Permanentmagnete 6-n in dem Rotor 3 derart gelagert, dass die mechanische Spannung innerhalb des ersten Magnetpols 5a verringert wird.
Die Permanentmagnete 6-n sind in dem Querschnitt im Wesentlichen rechteckig. Mit Bezug auf 3 weisen die Permanentmagnete 6-n jeweils einen Bezugsrahmen auf, der eine Längsmittelachse Zn, eine Querhauptachse Xn und eine Quernebenachse Yn umfasst. Die Längsmittelachse Zn, die Querhauptachse Xn und die Quernebenachse Yn sind Mittelachsen der Permanentmagnete 6-n und sind senkrecht zueinander angeordnet. Die Längsmittelachse Zn erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Längsachse Z des Rotors 3. Die Querhauptachse Xn und die Quernebenachse Yn sind in einem Querschnitt des Rotors 3 angeordnet, der sich senkrecht zu der Drehachse Z erstreckt. Mit Bezug auf 3 erstreckt sich die Längsmittelachse Zn senkrecht zu der Ebene der Seite; und die Querhauptachse Xn und die Quernebenachse Yn sind in der Ebene der Seite enthalten. Die Orientierung der Quernebenachse Yn und der Querhauptachse Xn wird hierin unter Bezugnahme auf einen Radius Rn des Rotors 3 beschrieben, der mit der Mitte dieses Permanentmagneten 6-n zusammenfällt.
Die Permanentmagnete 6-n in dem ersten Magnetpol 5a sind derart gelagert, dass die Längsmittelachse Zn jedes Permanentmagneten 6-n sich im Wesentlichen parallel zu der Drehachse Z des Rotors 3 erstreckt. Die Permanentmagnete 6-n sind derart angeordnet, dass sich die Quernebenachse Yn jedes Permanentmagneten 6-n wenigstens im Wesentlichen entlang des Radius Rn des Rotors 3 erstreckt, der mit der Mitte dieses Permanentmagneten 6-n zusammenfällt. Somit erstreckt sich die Quernebenachse Yn jedes Permanentmagneten 6-n wenigstens im Wesentlichen radial nach außen. Die Permanentmagnete 6-n sind derart angeordnet, dass sich die Querhauptachse Xn jedes Permanentmagneten 6-n im Wesentlichen senkrecht zu dem Radius Rn des Rotors 3 erstreckt, der mit der Mitte dieses Permanentmagneten 6-n zusammenfällt. Somit ist die Querhauptachse Xn jedes Permanentmagneten 6-n im Wesentlichen orthogonal zu dem Radius Rn angeordnet. Innerhalb der ersten, der zweiten und der dritten Schicht L1-L3 sind die Permanentmagnete 6-n derart angeordnet, dass die Querhauptachsen Xn in einem Winkel zueinander geneigt sind (d. h. eine nichtlineare Konfiguration). Bei der vorliegenden Anordnung, bei der die erste, die zweite und die dritte Schicht L1-L3 jeweils aus zwei (2) Permanentmagneten 6-n bestehen, sind die Permanentmagnete 6-n in einer umgekehrten V-Anordnung angeordnet, in der die radial äußeren Flächen der Permanentmagneten 6-n voneinander weg geneigt sind. Diese Lagerungskonfiguration kann die mechanische Spitzen(Maximal)spannung innerhalb des Rotors 3 verringern, insbesondere die mechanische Spannung, die an den Ecken der Magnetöffnungen 9 erzeugt wird. Die Abmessungen der mittleren Brücken M1-M3 und/oder der seitlichen Brücken S1-S3 können aufgrund der geringeren mechanischen Spannung verringert werden. Der magnetische Streufluss durch die mittleren Brücken M1-M3 und/oder die seitlichen Brücken S1-S3 kann verringert werden, und dies kann eine Leistungssteigerung der elektrischen Maschine 1 ermöglichen.
Die Ergebnisse einer rechnerischen Analyse, um die mechanische Spannung in dem ersten Magnetpol 5a zu modellieren, wenn sich die elektrische Maschine 1 bei 21.600 U/min dreht, werden nun unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben. Die mechanische Spannung, die in einem anfänglichen ersten Magnetpol mit orthogonal zu der Polachse (d-Achse) des Magnetpols angeordneten Permanentmagneten modelliert wurde, ist in 4A dargestellt. Die Ergebnisse dieser Analyse identifizierten eine mechanische Maximalspannung von ungefähr 391 MPa in dem ersten Magnetpol in der ersten Zentralbrücke M1, die zwischen den Magnetöffnungen in der ersten Schicht ausgebildet ist. Die mechanische Spannung, die in einem modifizierten ersten Magnetpol mit orthogonal zu dem Radius Rn des Rotors 3 angeordneten Permanentmagneten in Übereinstimmung mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform modelliert ist, ist in 4B dargestellt. Die Ergebnisse dieser Analyse identifizierten eine mechanische Maximalspannung von ungefähr 309 MPa in dem ersten Magnetpol 5a in der ersten Zentralbrücke M1, die zwischen den Magnetöffnungen 9 in der ersten Schicht L1 angeordnet ist. Die Breite jeder der mittleren Brücken M1-M3 und der Querbrücken S1-S3 in den anfänglichen und modifizierten Modellen ist in einer ersten Tabelle T1 gezeigt, die in 5 gezeigt ist. Die erste Tabelle T1 zeigt auch die mechanische Spitzenspannung (MPa), die in jeder der mittleren Brücken M1-M3 und den seitlichen Brücken S1-S3 in den anfänglichen und modifizierten ersten Magnetpolen 5a modelliert ist. Es versteht sich, dass die Anordnung der Permanentmagneten 6-n in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die mechanische Spannung innerhalb des Rotors 3 dadurch verringert. Darüber hinaus kann die Breite von wenigstens einigen der mittleren Brücken M1-M3 in dem modifizierten ersten Magnetpol 5a verringert werden.
Ein erster Magnetpol 5a eines Rotors 3 in Übereinstimmung mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist in 6 gezeigt. Der Rotor 3 ist eine Weiterentwicklung der hierin mit Bezug auf 3 beschriebenen Ausführungsform. Es versteht sich, dass alle Magnetpole 5-n des Rotors 3 im Wesentlichen die gleiche Konfiguration aufweisen. Die Beschreibung konzentriert sich hierin auf die Orientierung der Permanentmagneten 6-n innerhalb des ersten Magnetpols 5a. Dieselben Referenzzahlen werden für dieselben Komponenten verwendet.
Ein angenommener Referenzrahmen für den ersten Magnetpol 5a ist in 6 gezeigt. Der Bezugsrahmen umfasst eine Polachse (d-Achse), die an dem Permanentmagnetfluss der Magnetpole 5a-f ausgerichtet ist, und eine Interpolachse (q-Achse), die quer zu der Richtung der Magnetpole 5a-f angeordnet ist (d. h. quer zu der Polachse (d-Achse)). Die Winkelausdehnung jedes Magnetpols 5a-f (d. h. der eingeschlossene Winkel zwischen der positiven Zwischenpolachse (+q-Achse) und der negativen Zwischenpolachse (-q-Achse)) wird hierin als Polstufe bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Polstufe jedes Magnetpols 5a-f 60°. Die Winkeltrennung der Polachse (d-Achse) des ersten Magnetpols 5a und der Zwischenpolachse (q-Achse) beträgt in der vorliegenden Ausführungsform 30°.
Die Permanentmagnete 6-n sind jeweils in einer separaten Magnetöffnung 9 gelagert, die in dem Rotor 3 ausgebildet ist. Die Magnetöffnungen 9 sind interne Öffnungen, die sich im Wesentlichen parallel zu der Drehachse Z erstrecken. Die Permanentmagnete 6-n in dem ersten Magnetpol 5a sind in einer ersten, zweiten und dritten Schicht L1-L3 angeordnet. Die erste, die zweite und die dritte Schicht L1-3 weisen die in 2 dargestellte Anordnung auf. Die erste, die zweite und die dritte Schicht L1-L3 bestehen jeweils aus zwei (2) Permanentmagneten 6-n, die auf gegenüberliegenden Seiten der Polachse (d-Achse) in einer symmetrischen Anordnung angeordnet sind. In einer alternativen Ausführungsform können die Permanentmagnete 6-n in dem ersten Magnetpol 5a in einer oder zwei Schichten angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann jede Schicht drei oder mehr Permanentmagnete 6-n aufweisen.
Der erste Magnetpol 5a kann optional Flussbarrieren (nicht gezeigt) der hierin unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Art enthalten. Die Magnetöffnungen 9 und beliebige derartige Flussbarrieren können Öffnungen umfassen, die in dem Rotor 3 ausgebildet sind. Die Öffnungen bilden eine Vielzahl von Brücken (oder Stegen) in dem Rotor 3 aus. Die in dem Rotor 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgebildeten Brücken sind hierin der Kürze halber nicht beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass der Rotor 3 Brücken umfassen kann, die den mittleren Brücken M1-M3 und den seitlichen Brücken S1-S3 entsprechen, die hierin unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden.
Die Permanentmagnete 6-n sind in dem Querschnitt im Wesentlichen rechteckig. Die Permanentmagnete 6-n weisen jeweils einen Bezugsrahmen auf, der eine Längsmittelachse Zn, eine Querhauptachse Xn und eine Quernebenachse Yn umfasst. Die Längsmittelachse Zn, die Querhauptachse Xn und die Quernebenachse Yn sind Mittelachsen der Permanentmagnete 6-n und sind senkrecht zueinander angeordnet. Die Längsmittelachse Zn erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Längsachse Z des Rotors 3. Die Querhauptachse Xn und die Quernebenachse Yn sind in einem Querschnitt des Rotors 3 angeordnet, der sich senkrecht zu der Drehachse Z erstreckt. Mit Bezug auf 6 erstreckt sich die Längsmittelachse Zn senkrecht zu der Ebene der Seite; und die Querhauptachse Xn und die Quernebenachse Yn sind in der Ebene der Seite enthalten. Die Orientierung der Quernebenachse Yn und der Querhauptachse Xn wird hierin unter Bezugnahme auf einen Radius Rn des Rotors 3 beschrieben, der mit der Mitte dieses Permanentmagneten 6-n zusammenfällt.
Die Permanentmagnete 6-n in dem ersten Magnetpol 5a sind derart gelagert, dass die Längsmittelachse Zn jedes Permanentmagneten 6-n sich im Wesentlichen parallel zu der Drehachse Z des Rotors 3 erstreckt. Die Permanentmagnete 6-n sind derart angeordnet, dass sich die Quernebenachse Yn jedes Permanentmagneten 6-n in einem Winkel (α) bezüglich des Radius Rn des Rotors 3 erstreckt, der mit der Mitte dieses Permanentmagneten 6-n zusammenfällt. Somit erstreckt sich die Quernebenachse Yn jedes Permanentmagneten 6-n in einem Winkel (α) zu dem Radius des Rotors 3. Die Permanentmagnete 6-n sind derart angeordnet, dass sich die Querhauptachse Xn jedes Permanentmagneten 6-n in dem Winkel (α) zu einer Achse senkrecht (d. h. tangential) zu dem Radius Rn des Rotors 3 erstreckt, der mit der Mitte dieses Permanentmagneten 6-n zusammenfällt.
Mit Bezug auf 6 sind die Permanentmagnete 6-1, 6-2, die in der ersten Schicht des Magnetpols 5a angeordnet sind, derart angeordnet, dass sich die Quernebenachse (Y1) jedes Permanentmagneten 6-1, 6-2 in einem ersten Winkel (α1) zu einem Radius R1 des Rotors 3 erstreckt, der mit der Mitte dieses Permanentmagneten 6-1, 6-2 zusammenfällt. Die Permanentmagnete 6-3, 6-4, die in der zweiten Schicht des Magnetpols 5a angeordnet sind, sind derart angeordnet, dass sich die Quernebenachse (Y2) jedes Permanentmagneten 6-3, 6-4 in einem zweiten Winkel (α2) zu einem Radius R2 des Rotors 3 erstreckt, der mit der Mitte dieses Permanentmagneten 6-3, 6-4 zusammenfällt. Die Permanentmagnete 6-5, 6-6, die in der zweiten Schicht des Magnetpols 5a angeordnet sind, sind derart angeordnet, dass sich die Quernebenachse (Y3) jedes Permanentmagneten 6-5, 6-6 in einem dritten Winkel (α3) zu einem Radius R3 des Rotors 3 erstreckt, der mit der Mitte dieses Permanentmagneten 6-5, 6-6 zusammenfällt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Winkel (α1), der zweite Winkel (α2) und der dritte Winkel (α3) wenigstens im Wesentlichen gleich. In der in 6 dargestellten Ausführungsform betragen der erste Winkel (α1), der zweite Winkel (α2) und der dritte Winkel (α3) jeweils +5° (d. h. α1=α2=α3= +5°). Wie hierin dargestellt, ist der Bezugsrahmen jedes Permanentmagneten 6-n derart definiert, dass sich die Quernebenachse Yn nach außen erstreckt. Wenn der erste Winkel (α1), der zweite Winkel (α2) und der dritte Winkel (α3) positive Variablen (+ve) sind, wird die Quernebenachse Yn der jeweiligen Permanentmagnete 6-n nach innen zu der d-Achse des Magnetpols 6a hin gedreht. Der eingeschlossene Winkel zwischen der Querhauptachse Xn der jeweiligen Permanentmagneten 6-n und der d-Achse des Magnetpols 6a wird dadurch verringert. In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Schichten L1, L2, L3 jeweils zwei (2) Permanentmagnete 6-n, die auf gegenüberliegenden Seiten der d-Achse angeordnet sind. Durch Erhöhen des ersten Winkels (α1), des zweiten Winkels (α2) und des dritten Winkels (α3), die positive Variablen sind, wird der Winkelversatz zwischen den Querhauptachsen Xn der gegenüberliegenden Permanentmagneten 6-n verringert. Wenigstens in der vorliegenden Ausführungsform ist der Winkel, der zwischen den Querhauptachsen Xn der gegenüberliegenden Permanentmagneten 6-n ausgebildet wird, ungleich null.
Innerhalb der ersten, der zweiten und der dritten Schicht L1-L3 sind die Permanentmagnete 6-n derart angeordnet, dass die Querhauptachsen Xn in einem Winkel zueinander geneigt sind (d. h. eine nichtlineare Konfiguration). Bei der vorliegenden Anordnung, bei der die erste, die zweite und die dritte Schicht L1-L3 jeweils aus zwei (2) Permanentmagneten 6-n bestehen, sind die Permanentmagnete 6-n in einer umgekehrten V-Anordnung angeordnet, in der die radial äußeren Flächen der Permanentmagneten 6-n voneinander weg geneigt sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Permanentmagnete 6-n in jeder Schicht L1-3 von den Permanentmagneten 6-n in den anderen Schichten winkelversetzt. Folglich sind die Radien Rn, die mit den Zentren der Permanentmagneten 6-n zusammenfallen, in einer Winkelstellung voneinander getrennt. Der zwischen den Querhauptachsen Xn der Permanentmagneten 6-n in jeder Schicht L1-L3 definierte Winkel ist unterschiedlich.
Eine Variante der hierin mit Bezug auf 6 beschriebenen Ausführungsform des Rotors 3 ist in 7 gezeigt. Dieselben Referenzzahlen werden für dieselben Komponenten verwendet. Wie in der vorherigen Ausführungsform sind der erste Winkel (α1), der zweite Winkel (α2) und der dritte Winkel (α3) wenigstens im Wesentlichen gleich. In der vorliegenden Variante jedoch betragen der erste Winkel (α1), der zweite Winkel (α2) und der dritte Winkel (α3) jeweils -5° (d. h. α1=α2=α3= -5°). Wie hierin dargestellt, ist der Bezugsrahmen jedes Permanentmagneten 6-n derart definiert, dass sich die Quernebenachse Yn nach außen erstreckt. Wenn der erste Winkel (α1), der zweite Winkel (α2) und der dritte Winkel (α3) negative Variablen (-ve) sind, wird die Quernebenachse Yn der jeweiligen Permanentmagnete 6-n von der d-Achse des Magnetpols 6a weg gedreht. Der eingeschlossene Winkel zwischen der Querhauptachse Xn der jeweiligen Permanentmagneten 6-n und der d-Achse des Magnetpols 6a wird dadurch vergrößert. In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Schichten L1, L2, L3 jeweils zwei (2) Permanentmagnete 6-n, die auf gegenüberliegenden Seiten der d-Achse angeordnet sind. Durch Erhöhen des ersten Winkels (α1), des zweiten Winkels (α2) und des dritten Winkels (α3), die negative Winkel sind, wird der Winkelversatz zwischen den Querhauptachsen Xn der gegenüberliegenden Permanentmagneten 6-n vergrößert. Wenigstens in der vorliegenden Ausführungsform ist der Winkelversatz, der zwischen den Querhauptachsen Xn der gegenüberliegenden Permanentmagneten 6-n ausgebildet wird, ungleich null. Es versteht sich, dass die Permanentmagnete 6-n nützlicherweise in anderen Winkeln geneigt sein können.
Eine Variante der hierin mit Bezug auf 6 beschriebenen Ausführungsform des Rotors 3 ist in 8 gezeigt. Dieselben Referenzzahlen werden für dieselben Komponenten verwendet. In der vorliegenden Variante unterscheiden sich der erste Winkel (α1), der zweite Winkel (α2) und der dritte Winkel (α3) voneinander. In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Winkel (α1) kleiner als der zweite Winkel (α2), der kleiner als der dritte Winkel (α3) ist (d. h. α1<α2<α3). In dem dargestellten Beispiel beträgt der erste Winkel (α1) -5° (d. h. α1= -5°), beträgt der zweite Winkel (α2) 0° (d. h. α2= 0°) und der dritte Winkel (α3) beträgt +5° (d. h. α3= +5°). In der vorliegenden Ausführungsform sind die Permanentmagneten in jeder der Schichten L1, L2, L3 nicht parallel (d. h. in einem Winkel bezüglich zueinander geneigt). Die Winkelorientierung der Querhauptachse X1 des ersten Permanentmagneten 6-1 bezüglich der d-Achse ist größer als die Winkelorientierung der Querhauptachse X3 des dritten Permanentmagneten 6-3 bezüglich der d-Achse. Ferner ist die Winkelorientierung der Querhauptachse X3 des dritten Permanentmagneten 6-3 bezüglich der d-Achse größer als die Winkelorientierung der Querhauptachse X5 des fünften Permanentmagneten 6-5 bezüglich der d-Achse.
Es ist darauf hinzuweisen, dass verschiedene Änderungen an Ausführungsform(en) vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Patentansprüche abzuweichen. Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine Synchronmaschine mit einem Permanentmagneten beschrieben. Die Konfiguration der Permanentmagneten 6-n in dem Rotor 3 kann auf andere Arten von elektrischen Maschinen angewendet werden, wie etwa auf einen geschalteten Reluktanzelektromotor.

Claims

Rotor für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Permanentmagneten, die in in dem Rotor ausgebildeten Magnetöffnungen montiert sind, wobei die Permanentmagneten jeweils einen Bezugsrahmen aufweisen, der eine Längsmittelachse (Zn), eine Querhauptachse (Xn) und eine Quernebenachse (Yn) umfasst; wobei sich die Längsmittelachse (Zn) jedes Permanentmagneten im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse des Rotors erstreckt; eine Vielzahl an Magnetpolen, die jeweils mehrere Permanentmagneten umfassen, die in mindestens einer ersten Schicht angeordnet sind; wobei die erste Schicht jedes Magnetpols eine Vielzahl der Permanentmagnete umfasst, wobei die Permanentmagnete in der ersten Schicht derart angeordnet sind, dass die Quernebenachse (Yn) jedes Permanentmagneten sich wenigstens im Wesentlichen entlang eines Radius des Rotors erstreckt.
Rotor nach Anspruch 1, wobei wenigstens die erste Schicht aus zwei Permanentmagneten besteht.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2, umfassend eine oder mehrere Brücken, die zwischen den Permanentmagneten in der ersten Schicht ausgebildet sind.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Magnetpole jeweils eine zweite Schicht der Permanentmagneten umfassen.
Rotor nach Anspruch 4, umfassend eine oder mehrere Brücken, die zwischen den Permanentmagneten in der zweiten Schicht ausgebildet sind.
Rotor nach Anspruch 4 oder 5, wobei die zweite Schicht jedes Magnetpols eine Vielzahl der Permanentmagneten umfasst, wobei die Permanentmagnete in der zweiten Schicht derart angeordnet ist, dass sich die Quernebenachse jedes Permanentmagneten entlang wenigstens im Wesentlichen eines Radius des Rotors erstreckt.
Rotor nach in einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, wobei die Pole jedes Magneten eine dritte Schicht von Permanentmagneten umfassen.
Rotor nach Anspruch 7, umfassend eine oder mehrere Brücken gebildet, zwischen den Permanentmagneten in der dritten Schicht.
Rotor nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die dritte Schicht jedes Magnetpols eine Mehrzahl der Permanentmagnete umfasst, wobei die Permanentmagnete in der dritten Schicht derart angeordnet sind, dass die Quernebenachse jedes Permanentmagneten sich wenigstens im Wesentlichen entlang eines Radius des Rotors erstreckt.
Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die erste Schicht von der zweiten Schicht und/oder der dritten Schicht radial versetzt ist.
Rotor für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Permanentmagneten, die in in dem Rotor ausgebildeten Magnetöffnungen montiert sind, wobei die Permanentmagneten jeweils einen Bezugsrahmen aufweisen, der eine Längsmittelachse (Zn), eine Querhauptachse (Xn) und eine Quernebenachse (Yn) umfasst; wobei sich die Längsmittelachse (Zn) jedes Permanentmagneten im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse des Rotors erstreckt; eine Vielzahl an Magnetpolen, die jeweils mehrere Permanentmagneten umfassen, die in mindestens einer ersten Schicht angeordnet sind; wobei die erste Schicht jedes Magnetpols eine Vielzahl der Permanentmagnete umfasst, wobei die Permanentmagnete in der ersten Schicht derart angeordnet sind, dass die Quernebenachse (Yn) jedes Permanentmagneten sich in einem ersten Winkel (α1) zu einem Radius des Rotors erstreckt.
Rotor nach Anspruch 11, wobei der erste Winkel (α1) höchstens 5°, oder höchstens 2° ist.
Rotor nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Magnetpole jeweils eine zweite Schicht umfassen, die eine Vielzahl der Permanentmagneten umfasst, wobei die Permanentmagneten in der zweiten Schicht derart angeordnet sind, dass sich die Quernebenachse (Yn) jedes Permanentmagneten in einem zweiten Winkel (α2) zu einem Radius des Rotors erstreckt.
Rotor nach Anspruch 13, wobei der zweite Winkel (α2) höchstens 5°, oder höchstens 2° ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Magnetpole jeweils eine dritte Schicht umfassen, die eine Vielzahl der Permanentmagnete umfasst, wobei die Permanentmagnete in der dritten Schicht derart angeordnet sind, dass sich die Quernebenachse (Yn) jedes Permanentmagneten in einem dritten Winkel (α3) zu einem Radius des Rotors erstreckt.
Rotor nach Anspruch 15, wobei der dritte Winkel (α3) höchstens 5°, oder höchstens 2° ist.
Rotor nach Anspruch 15 oder 16, wenn direkt oder indirekt vom abhängigen Anspruch 13 abhängig, wobei der erste Winkel (α1), der zweite Winkel (α2) und der dritte Winkel (α3) einander wenigstens im Wesentlichen gleich sind.
Rotor nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Permanentmagnete in jeder Schicht jedes Magnetpols von den Permanentmagneten in einer oder mehreren anderen Schichten des gleichen Magnetpols winkelversetzt sind.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine oder mehrere Flussbarrieren umfasst, die seitlich der Permanentmagneten angeordnet sind.
Rotor nach Anspruch 19, der eine oder mehrere Brücken umfasst, die zwischen den Permanentmagneten und der einen oder den mehreren Flussbarrieren ausgebildet sind.
Elektrische Maschine, umfassend einen Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektrische Maschine nach Anspruch 19, wobei die elektrische Maschine eine Synchronmaschine mit einem Permanentmagneten ist.
Fahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine nach Anspruch 21 oder 22.