DE112017005943T5

DE112017005943T5 - Vorrichtung für eine elektrische maschine

Info

Publication number: DE112017005943T5
Application number: DE112017005943.7T
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: GB2559016B; WO2018095969A1; GB201719371D0; US11264849B2; US20190199150A1; GB2559016A; GB201619856D0

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Rotor (3) für eine elektrische Maschine (1). Der Rotor (3) weist eine Mehrzahl von Magnetpolen (5a-f; 5a-h) auf, die jeweils einen oder mehrere Permanentmagnete (6-n) umfassen. Die Magnetpole (5a-f; 5a-h) sind in einer Winkelstellung voneinander getrennt, und ein Zwischenpolbereich (7a-f; 7a-h) ist zwischen benachbarten Magnetpolen (5a-f; 5a-h) gebildet. Mindestens eine externe Flussleitsperre (12-1, 12-2) ist in jedem Zwischenpolbereich (7a-f; 7a-h) angeordnet, wobei die zumindest eine externe Flussleitsperre (12-1, 12-2) eine externe Öffnung umfasst. Die vorliegende Offenbarung betrifft auch eine einen Rotor (3) umfassende elektrische Maschine (1); und ein eine elektrische Maschine (1) umfassendes Fahrzeug (2).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung für eine elektrische Maschine. Insbesondere, aber 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.
HINTERGRUND
Eine besondere Konstruktionsherausforderung für elektrische Maschinen ist die Konstruktion des Rotors, um Magnetflussverluste zwischen Magnetpolen zu reduzieren. Die Positionierung und Anordnung der Permanentmagnete beeinflusst den Magnetflusspfad innerhalb des Rotors. Der Rotor kann Flussleitsperren in der Form von internen Öffnungen zum Steuern des von den Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses umfassen. Zumindest in bestimmten Ausführungsformen strebt die vorliegende Erfindung an, die Magnetflussverluste innerhalb des Rotors einer elektrischen Maschine zu reduzieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen einen Rotor für eine elektrische Maschine; eine einen Rotor umfassende elektrische Maschine und ein Fahrzeug, wie in den angehängten Ansprüchen beansprucht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Rotor für eine elektrische Maschine vorgesehen, wobei der Rotor Folgendes umfasst:

eine Mehrzahl von Magnetpolen, die jeweils einen oder mehrere Permanentmagnete umfassen, wobei die Magnetpole in einer Winkelstellung voneinander getrennt sind, und ein Zwischenpolbereich zwischen benachbarten Magnetpolen gebildet ist;
wobei zumindest eine externe Flussleitsperre in jedem Zwischenpolbereich angeordnet ist, wobei die zumindest eine externe Flussleitsperre eine externe Öffnung umfasst. Jede externe Öffnung ist nach außerhalb des Rotors offen. Zum Beispiel kann jede externe Öffnung einen offenen Kanal in einer Außenfläche des Rotors bilden. Der offene Kanal kann sich im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Rotors erstrecken. Die zumindest eine externe Flussleitsperre ist dazu ausgebildet, Flussverluste des Magnetpols zu reduzieren. Zumindest in bestimmten Ausführungsformen kann der Magnetfluss an der Außenfläche des Rotors proximal zu der externen Flussleitsperre reduziert werden.

Der Rotor kann erste und zweite externe Flussleitsperren in jedem Zwischenpolbereich umfassen. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren können symmetrisch um eine mittlere Zwischenpolachse jedes Zwischenpolbereichs angeordnet sein. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren können in einer Winkelstellung voneinander getrennt sein. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren können einen Zwischenpolzahn bilden. Der Zwischenpolzahn kann zwischen den ersten und zweiten externen Flussleitsperren gebildet sein. Der Rotor kann mehr als zwei externe Flussleitsperren umfassen. Zum Beispiel kann der Rotor eine dritte externe Flussleitsperre und wahlweise eine vierte externe Flussleitsperre umfassen.
Der Rotor kann eine dritte externe Flussleitsperre in jedem Zwischenpolbereich umfassen. Der Rotor kann eine vierte externe Flussleitsperre in jedem Zwischenpolbereich umfassen. Die dritten und vierten externen Flussleitsperren können zwischen den ersten und zweiten externen Flussleitsperren in jedem Zwischenpolbereich angeordnet sein. Die dritten und vierten externen Flussleitsperren können symmetrisch um eine mittlere Zwischenpolachse jedes Zwischenpolbereichs angeordnet sein.
Jeder Magnetpol kann eine teilzylindrische Außenfläche mit einem Radius umfassen. Jeder Zwischenpolzahn kann eine teilzylindrische Außenfläche umfassen.
Die Magnetpole können jeweils eine erste Außenfläche mit einem ersten Radius aufweisen. Die Zwischenpolzähne können jeweils eine zweite Außenfläche mit einem zweiten Radius aufweisen. Die ersten und zweiten Radien können einander gleich sein. Alternativ können die ersten und zweiten Radien verschieden voneinander sein. Der erste Radius kann kleiner als der zweite Radius sein. Alternativ kann der erste Radius größer als der zweite Radius sein.
Die erste Außenfläche kann einen Teil eines ersten kreisförmigen Zylinders bilden. Die erste Außenfläche kann im Querschnitt einen ersten kreisförmigen Bogen umfassen. Alternativ kann die erste Außenfläche einen Teil eines ersten nicht kreisförmigen Zylinders bilden. Die erste Außenfläche kann im Querschnitt einen nicht kreisförmigen Bogen umfassen.
Die zweite Außenfläche kann einen Teil eines zweiten kreisförmigen Zylinders bilden. Die zweite Außenfläche kann im Querschnitt einen zweiten kreisförmigen Bogen umfassen. Alternativ kann die zweite Außenfläche einen Teil eines zweiten nicht kreisförmigen Zylinders bilden. Die zweite Außenfläche kann im Querschnitt einen nicht kreisförmigen Bogen umfassen. Zumindest eine interne Flussleitsperre kann in jedem Zwischenpolbereich vorgesehen sein. Die zumindest eine interne Flussleitsperre kann eine interne Öffnung umfassen. Der Ausdruck interne Öffnung wird hierin mit Bezug auf eine Öffnung verwendet, die von der Außenfläche des Rotors her eingesetzt ist. Somit unterbricht die interne Öffnung nicht die Außenfläche des Zwischenpolbereichs. Die ersten und zweiten internen Flussleitsperren können in jedem Zwischenpolbereich vorgesehen sein.
Die mindestens eine externe Flussleitsperre kann zwischen den ersten und zweiten internen Flussleitsperren innerhalb jedes Zwischenpolbereichs angeordnet sein.
In Ausführungsformen, in denen erste und zweite externe Flussleitsperren in jedem Zwischenpolbereich vorgesehen sind, kann die zumindest eine interne Flussleitsperre zwischen den ersten und zweiten externen Flussleitsperren innerhalb jedes Zwischenpolbereichs angeordnet sein.
Der Rotor kann einen ersten Zwischenpolbereich mit einer ersten Zwischenpol-Mittelachse umfassen. Innerhalb des ersten Zwischenpolbereichs kann jede interne Flussleitsperre an einer inneren Position proximal zu der ersten Zwischenpol-Mittelachse angeordnet sein, und jede externe Flussleitsperre kann an einer äußeren Position distal von der ersten Zwischenpol-Mittelachse angeordnet sein.
Der Rotor kann einen zweiten Zwischenpolbereich mit einer zweiten Zwischenpol-Mittelachse umfassen. Innerhalb des zweiten Zwischenpolbereichs kann jede interne Flussleitsperre an einer äußeren Position distal von der zweiten Zwischenpol-Mittelachse angeordnet sein, und jede externe Flussleitsperre kann an einer inneren Position proximal zu der zweiten Zwischenpol-Mittelachse angeordnet sein.
Die ersten und zweiten Zwischenpolbereiche können aufeinanderfolgend innerhalb des Rotors angeordnet sein. Die aufeinanderfolgende Anordnung der ersten und zweiten Zwischenpolbereiche kann um den Rotor herum wiederholt sein.
Der eine oder die mehreren Permanentmagnete können in einer oder mehreren Schichten in jedem Magnetpol angeordnet sein. Jeder Magnetpol kann eine oder mehrere Schichten des Permanentmagneten umfassen. Zum Beispiel kann jeder Magnetpol erste, zweite und dritte Schichten umfassen, die jeweils einen oder mehrere Permanentmagnete umfassen. Die mindestens eine interne Flussleitsperre und/oder die zumindest eine externe Flussleitsperre können einer jeweiligen Schicht oder Schichten in dem Magnetpol zugeordnet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Rotor für eine elektrische Maschine vorgesehen, wobei der Rotor Folgendes umfasst:

eine Mehrzahl von Magnetpolen, die jeweils einen oder mehrere Permanentmagnete umfassen, wobei die Magnetpole in einer Winkelstellung voneinander getrennt sind, und ein Zwischenpolbereich zwischen benachbarten Magnetpolen gebildet ist;
wobei zumindest eine Flussleitsperre in jedem Zwischenpolbereich angeordnet ist;
wobei jeder Magnetpol eine erste Außenfläche mit einem ersten Radius aufweist und jeder Zwischenpolbereich eine zweite Außenfläche mit einem zweiten Radius aufweist, wobei der erste Radius kleiner als der zweite Radius ist.

Die erste Außenfläche kann einen Teil eines ersten kreisförmigen Zylinders bilden. Die erste Außenfläche kann im Querschnitt einen ersten kreisförmigen Bogen umfassen. Alternativ kann die erste Außenfläche einen Teil eines ersten nicht kreisförmigen Zylinders bilden. Die erste Außenfläche kann im Querschnitt einen nicht kreisförmigen Bogen umfassen.
Die zweite Außenfläche kann einen Teil eines zweiten kreisförmigen Zylinders bilden. Die zweite Außenfläche kann im Querschnitt einen zweiten kreisförmigen Bogen umfassen. Alternativ kann die zweite Außenfläche einen Teil eines zweiten nicht kreisförmigen Zylinders bilden. Die zweite Außenfläche kann im Querschnitt einen nicht kreisförmigen Bogen umfassen.
Jeder Magnetpol kann einen mittleren Bereich und entgegengesetzte periphere Seitenbereiche umfassen. Die erste Außenfläche kann in dem mittleren Bereich jedes Magnetpols und den peripheren Seitenbereichen gebildet sein, die jeweils eine dritte Außenfläche aufweisen. Die dritte Außenfläche kann einen dritten Radius aufweisen, der größer als der erste Radius ist. Der zweite Radius kann zumindest im Wesentlichen gleich dem dritten Radius sein. Alternativ kann der zweite Radius größer als der dritte Radius sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine einen Rotor umfassende elektrische Maschine wie hierin beschrieben vorgesehen. Die elektrische Maschine kann eine Permanentmagnet-Synchronmaschine sein.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein eine elektrische Maschine wie hierin beschrieben umfassendes Fahrzeug vorgesehen. Die elektrische Maschine kann dazu ausgebildet sein, eine Antriebskraft zum Vorwärtsbewegen des Fahrzeugs zu erzeugen. Die elektrische Maschine kann als einziges Mittel zum Vorwärtsbewegen des Fahrzeugs oder in Verbindung mit einer weiteren drehmomenterzeugenden Maschine wie z. B. einem Verbrennungsmotor verwendet werden.
Innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung ist ausdrücklich vorgesehen, dass die diversen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorstehenden Paragraphen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen aufgeführt sind, und insbesondere deren einzelne Merkmale, unabhängig oder in jeglicher Kombination eingesetzt werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale von jeglicher Ausführungsform können in jeglicher Weise und/oder Kombination kombiniert sein, außer wenn derartige Merkmale nicht miteinander kompatibel sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeglichen ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder entsprechend einen neuen Anspruch einzureichen, einschließlich des Rechts, jeglichen ursprünglich eingereichten Anspruch derart zu ändern, dass er von irgendeinem Merkmal eines anderen Anspruchs abhängt, und/oder jegliches Merkmal eines anderen Anspruchs einzufügen, auch wenn dies ursprünglich nicht in dieser Weise beansprucht wurde.
Figurenliste
Es werden nun eine oder mehrere erfindungsgemäße Ausführungsformen nur in Form von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben; hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Maschine nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A einen Querschnitt durch eine in 1 gezeigte elektrische Maschine in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2B einen Querschnitt durch eine in 1 gezeigte elektrische Maschine in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine vergrößerte Ansicht eines Magnetpols der in 1 gezeigten elektrischen Maschine;
4 den Magnetfluss, der in einem Rotor mit einer im Wesentlichen kontinuierlichen äußeren Oberfläche modelliert ist;
5 den Magnetfluss, der in einem Rotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung modelliert ist;
6 einen Querschnitt durch einen Rotor einer elektrischen Maschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine vergrößerte Ansicht eines Magnetpols der in 6 dargestellten elektrischen Maschine;
8 eine Variante eines Rotors einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 eine vergrößerte Ansicht eines Magnetpols der in 6 gezeigten elektrischen Maschine;
10 einen Querschnitt durch einen Rotor einer elektrischen Maschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 einen Querschnitt durch einen Rotor einer elektrischen Maschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 eine vergrößerte Ansicht eines Magnetpols der in 10 gezeigten elektrischen Maschine;
13 einen Querschnitt durch einen Rotor einer elektrischen Maschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
14 eine modifizierte Anordnung des Rotors nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine elektrische Maschine 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Die elektrische Maschine 1 in der vorliegenden Ausführungsform ist zur Verwendung als Fahrantrieb in einem Motorfahrzeug 2 ausgebildet, wie schematisch in 1 gezeigt.
Mit Bezug auf 2A ist die elektrische Maschine 1 ein Permanentmagnet-Synchronmotor mit einem Rotor 3 und einem Stator 4. Ein Luftspalt ist zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 4 aufrechterhalten. Der Rotor 3 besteht aus einer Mehrzahl von Laminierungen eines ferromagnetischen Materials zum Bilden eines Rotor-Eisenkerns. Der Rotor 3 ist dazu ausgebildet, um eine Drehachse Z zu rotieren (die sich senkrecht zu der Seitenebene in 2A erstreckt). 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). 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 Mehrzahl von Statorzähnen 8, die sich radial nach innen erstrecken, um Spulenwicklungen 9 zu tragen. In der vorliegenden Anordnung umfasst der Stator 4 vierundfünfzig (54) Statorzähne 8, sodass neun (9) Statorzähne 8 für jeden Magnetpol 5 vorliegen. Die Permanentmagnete 6-n erzeugen einen Magnetfluss, und ein Drehmoment wird erzeugt, um den Rotor 3 durch Bestromen der Spulenwicklung 9 anzutreiben.
Die Magnetpole 5a-h sind in einer Winkelstellung voneinander getrennt, und ein Zwischenpolbereich 7a-h ist zwischen benachbarten Magnetpolen 5a-f ausgebildet. Die Magnetpole 5a-f erstrecken sich jeweils von der Drehachse Z des Rotors 3 radial nach außen und weisen eine teilzylindrische erste Außenfläche SC1 auf. In der vorliegenden Ausführungsform bildet die erste Außenfläche SC1 einen Teil eines kreisförmigen Zylinders mit einem ersten Radius R1. Die Magnetpole 5a-f haben alle die gleiche allgemeine Konfiguration. Ein angenommener Bezugsrahmen für den ersten Magnetpol 5a umfasst eine Polachse (d-Achse), die mit dem Permanentmagnetfluss des ersten Magnetpols 5a ausgerichtet ist. Eine Zwischenpolachse (q-Achse), die quer zur Richtung des ersten Magnetpols 5a angeordnet ist (d. h. quer zur Polachse (d-Achse)), bildet eine Mittellinie der Zwischenpolbereiche 7a-h. Der Winkelunterschied der d-Achsen der benachbarten Magnetpole 5a-f beträgt 60°. Der Winkelunterschied der Polachse (d-Achse) des ersten Magnetpols 5a und der Zwischenpolachse (q-Achse) eines benachbarten ersten Zwischenpolbereichs 7a beträgt in der vorliegenden Ausführungsform 30°. In einer Variante kann die erste Außenfläche SC1 einen Teil eines nicht kreisförmigen Zylinders bilden.
Die elektrische Maschine 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2B gezeigt. Die elektrische Maschine 1 ist ein Permanentmagnet-Synchronmotor mit einem Rotor 3 und einem Stator 4. Der Rotor 3 umfasst acht (8) Magnetpole 5a-h. Die Magnetpole 5a-h umfassen jeweils drei (3) Permanentmagnete 8-n (wobei n die Anzahl der Magnete in jedem der Magnetpole 5a-h darstellt). Der Stator 4 umfasst eine Mehrzahl von Statorzähnen 8, die sich radial nach innen erstrecken, um Spulenwicklungen 9 zu tragen. In der vorliegenden Anordnung umfasst der Stator 4 achtundvierzig (48) Statorzähne 8, sodass neun (9) Statorzähne 8 für jeden Magnetpol 5 vorliegen. Die Magnetpole 5-h dieser Variante des Rotors 3 werden nun beschrieben.
Die Magnetpole 5a-h sind in einer Winkelstellung voneinander getrennt, und ein Zwischenpolbereich 7a-h ist zwischen benachbarten Magnetpolen 5a-h ausgebildet. Die Magnetpole 5a-h erstrecken sich jeweils von der Drehachse Z des Rotors 3 radial nach außen und weisen eine teilzylindrische erste Außenfläche SC1 auf. In der vorliegenden Ausführungsform bildet die erste Außenfläche SC1 einen Teil eines kreisförmigen Zylinders mit einem ersten Radius R1. Die Magnetpole 5a-h haben alle die gleiche allgemeine Konfiguration. Der Kürze halber wird hier 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 mit dem Permanentmagnetfluss des ersten Magnetpols 5a ausgerichtet ist. Eine Zwischenpolachse (q-Achse), die quer zur Richtung des ersten Magnetpols 5a angeordnet ist (d. h. quer zur Polachse (d-Achse)), bildet eine Mittellinie der Zwischenpolbereiche 7a-h. Der Winkelunterschied der d-Achsen von benachbarten Magnetpolen 5a-h beträgt 45°. Der Winkelunterschied der Polachse (d-Achse) des ersten Magnetpols 5a und der Zwischenpolachse (q-Achse) eines benachbarten ersten Zwischenpolbereichs 7a beträgt in der vorliegenden Ausführungsform 22,5°. In einer Variante kann die erste Außenfläche SC1 einen Teil eines nicht kreisförmigen Zylinders bilden.
Der erste Magnetpol 5a umfasst sechs (6) Permanentmagnete. Die Permanentmagnete 6-n sind jeweils in einer jeweiligen Magnetöffnung 10-n, die in dem Rotor 3 gebildet ist, montiert. Die Magnetöffnungen 10-n sind interne Öffnungen, die sich im Wesentlichen parallel zu der Drehachse Z erstrecken. Die Permanentmagnete 6-n in dem ersten Magnetpol 5a sind in ersten, zweiten und dritten Schichten L1-L3 angeordnet. Wie in 2B gezeigt, sind die ersten, zweiten und dritten Schichten L1-L3 konzentrisch um die Drehachse Z des Rotors 3 mit einem radialen Versatz zwischen jeder der ersten, zweiten und dritten Schichten 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 ersten, zweiten und dritten Schichten L1-L3 innerhalb des ersten Pols 5a umfassen jeweils eine Mehrzahl von Permanentmagneten 6-n, die symmetrisch um die Polachse (d-Achse) des ersten Magnetpols 5a angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform bestehen die ersten, zweiten und dritten Schichten L1-L3 jeweils aus zwei (2) Permanentmagneten 6-n, die auf entgegengesetzten 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.
Die Zwischenpolbereiche 7a-h umfassen jeweils erste und zweite interne Flussleitsperren 11-1, 11-2 und erste und zweite externe Flussleitsperren 12-1, 12-2. Die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind vorgesehen, um die geeignete Flussdichteverteilung an den seitlichen Grenzen der Magnetpole 5a-h sicherzustellen. Die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind symmetrisch um die Zwischenpolachse (q-Achse) angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 zwischen den ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 innerhalb jedes Zwischenpolbereichs 7a-h positioniert. Jedoch kann diese Anordnung umgekehrt werden, sodass die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 zwischen den ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 innerhalb jedes Zwischenpolbereichs 7a-h positioniert sind. Die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 sind auf entgegengesetzten Seiten der Permanentmagnete 6-n in der dritten Schicht L3 angeordnet; und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind auf entgegengesetzten Seiten der Permanentmagnete 6-n in der zweiten Schicht L2 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 jeweils einen luftgefüllten länglichen Hohlraum in einer radialen Richtung von der Mitte des Rotors 3. Die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 sind interne Öffnungen (oder Löcher), die innerhalb des Rotors 3 gebildet und vom äußeren Umfang des Rotors 3 her eingesetzt sind. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind externe Öffnungen, die zum äußeren Umfang des Rotors 3 hin offen sind. Somit bilden die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 offene Kanäle in der Außenfläche des Rotors 3. Es versteht sich, dass die internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben sind; und die externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind nur teilweise von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben. Wie in 3 gezeigt, erstrecken sich die offenen Kanäle längs einer Mittelachse, die in einem spitzen Winkel zu der Polachse (d-Achse) des ersten Magnetpols 5a angeordnet ist. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 begrenzen dadurch den ersten Magnetpol 5a.
Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 bilden einen Zwischenpolzahn 13a-h in jedem der Zwischenpolbereiche 7a-h. Die Zwischenpolzähne 13a-h können als Reluktanzpole zum Entwickeln eines Reluktanzdrehmoments angesehen werden. Das von der elektrischen Maschine 1 erzeugte Drehmoment kann dadurch erhöht werden, indem die Zwischenpolzähne 13a-h zwischen den Magnetpolen 5a-h gebildet werden. Jeder Zwischenpolzahn 13a-h weist eine teilzylindrische zweite Außenfläche SC2 mit einem zweiten Radius R2 auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten und zweiten Radien R1, R2 im Wesentlichen gleich. In Varianten können die ersten und zweiten Radien R1, R2 verschieden sein. Zum Beispiel kann der zweite Radius R2 des Zwischenpolzahns 13a-h größer als der erste Radius R1 der Magnetpole 5a-h sein.
Die Magnetöffnungen 10-n, die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind in dem Rotor 3 ausgebildete Öffnungen. Die Öffnungen sind durch Ausschnitte in den Laminierungen gebildet, die zum Bilden des Rotors 3 gestapelt sind. Wie in 3 gezeigt, ist eine Mehrzahl von Brücken (oder Stegen) in dem Rotor 3 ausgebildet. Die ersten, zweiten und dritten mittleren Brücken M1-M3 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-n in den ersten, zweiten bzw. dritten Schichten L1-L3 gebildet. Die ersten, zweiten und dritten seitlichen Brücken S1-S3 sind auf jeder Seite des ersten Magnetpols 5a gebildet. Die ersten seitlichen Brücken S1 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-1, 10-2 in der ersten Schicht L1 und den ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 gebildet. Die zweiten seitlichen Brücken S2 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-3, 10-4 in der zweiten Schicht L2 und den ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 gebildet. Die dritten seitlichen Brücken S3 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-5, 10-6 in der dritten Schicht L3 und den ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 gebildet.
Die Ergebnisse einer berechnenden Analyse des Magnetflusses in dem ersten Magnetpol 5a werden nun mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben. Der Magnetfluss ist in diesen Figuren durch Flusslinien dargestellt. Der in einem ersten Magnetpol mit zwei Paaren von internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 gestaltete Magnetfluss ist in 4 dargestellt. Die Konzentration des Magnetflusses in dem Bereich zwischen jeder der ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 und der Außenfläche des Rotors 3 ist in 4 sichtbar. Der in einem ersten Magnetpol 5a mit ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 und ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gestaltete Magnetfluss ist in 5 dargestellt. Die reduzierte Konzentration des Magnetflusses in dem Bereich zwischen jeder der ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 und der Außenfläche des Rotors 3 ist in 5 sichtbar. Die Unterbrechung in der Rotorfläche des Rotors 3 unterstützt bei der Reduzierung oder Hemmung von Flussverlusten von einem Magnetpol 5a-h zu dem nächsten (benachbarten) Magnetpol 5a-h. Somit ist eine Funktion mit erhöhtem Drehmoment für die elektrische Maschine 1 möglich.
Eine weitere Ausführungsform eines Rotors 3 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in den 6 und 7 dargestellt. Der Rotor 3 ist eine Weiterentwicklung der hierin mit Bezug auf die 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsform. Gleiche Bezugsziffern werden für gleiche Komponenten verwendet.
Der Rotor 3 ist zur Verwendung in einer elektrischen Maschine 1 des hierin mit Bezug auf 2B beschriebenen Typs vorgesehen. Der Rotor 3 besteht aus einer Mehrzahl von Laminierungen eines ferromagnetischen Materials zum Bilden eines Rotor-Eisenkerns. Der Rotor 3 umfasst acht (8) Magnetpole 5a-h, die jeweils drei (3) Permanentmagnete 6-n umfassen (wobei n die Anzahl der Magnete in jedem der Magnetpole 5a-h darstellt). Die Permanentmagnete 6-n sind derart montiert, dass die jeweilige Längshauptachse jedes Permanentmagneten 6-n zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der d-Achse des Magnetpols 5a-h angeordnet ist, wie in dem Querschnitt in den 6 und 7 gezeigt. Der Stator 4 umfasst eine Mehrzahl von Statorzähnen 8, die sich radial nach innen erstrecken, um Spulenwicklungen 9 zu tragen.
Die Magnetpole 5a-h sind in einer Winkelstellung voneinander getrennt, und ein Zwischenpolbereich 7a-h ist zwischen benachbarten Magnetpolen 5a-h ausgebildet. Die Magnetpole 5a-h erstrecken sich jeweils von der Drehachse Z des Rotors 3 radial nach außen und weisen eine teilzylindrische erste Außenfläche SC1 auf. In der vorliegenden Ausführungsform bildet die erste Außenfläche SC1 einen Teil eines kreisförmigen Zylinders mit einem ersten Radius R1. Die Magnetpole 5a-h haben alle die gleiche allgemeine Konfiguration. Der Kürze halber wird hier nur ein erster Magnetpol 5a beschrieben. Ein angenommener Bezugsrahmen für den ersten Magnetpol 5a ist in 6 gezeigt. Der Bezugsrahmen umfasst eine Polachse (d-Achse), die mit dem Permanentmagnetfluss des ersten Magnetpols 5a ausgerichtet ist. Eine Zwischenpolachse (q-Achse), die quer zur Richtung des ersten Magnetpols 5a angeordnet ist (d. h. quer zur Polachse (d-Achse)), bildet eine Mittellinie der Zwischenpolbereiche 7a-h. Der Winkelunterschied der d-Achsen von benachbarten Magnetpolen 5a-h beträgt 45°. Der Winkelunterschied der Polachse (d-Achse) des ersten Magnetpols 5a und der Zwischenpolachse (q-Achse) eines benachbarten ersten Zwischenpolbereichs 7a beträgt in der vorliegenden Ausführungsform 22,5°. In einer Variante kann die erste Außenfläche SC1 einen Teil eines nicht kreisförmigen Zylinders bilden.
Der erste Magnetpol 5a umfasst drei (3) Permanentmagnete. Die Permanentmagnete 6-n sind jeweils in einer jeweiligen Magnetöffnung 10-n, die in dem Rotor 3 gebildet ist, montiert. Die Magnetöffnungen 10-n sind interne Öffnungen, die sich im Wesentlichen parallel zu der Drehachse Z erstrecken. Die Permanentmagnete 6-n in dem ersten Magnetpol 5a sind in ersten, zweiten und dritten Schichten L1-L3 angeordnet. Die ersten, zweiten und dritten Schichten L1-L3 sind konzentrisch um die Drehachse Z des Rotors 3 mit einem radialen Versatz zwischen jeder der ersten, zweiten und dritten Schichten 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 ersten, zweiten und dritten Schichten L1-L3 innerhalb des ersten Pols 5a bestehen jeweils aus einem (1) Permanentmagneten 6-n.
Die Zwischenpolbereiche 7a-h umfassen jeweils erste und zweite interne Flussleitsperren 11-1, 11-2 und erste und zweite externe Flussleitsperren 12-1, 12-2. Die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind vorgesehen, um die geeignete Flussdichteverteilung an den seitlichen Grenzen der Magnetpole 5a-h sicherzustellen. Die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind symmetrisch um die Zwischenpolachse (q-Achse) angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 zwischen den ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 innerhalb jedes Zwischenpolbereichs 7a-h positioniert. Die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 sind auf entgegengesetzten Seiten der Permanentmagnete 6-n in der dritten Schicht L3 angeordnet; und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind auf entgegengesetzten Seiten der Permanentmagnete 6-n in der zweiten Schicht L2 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 jeweils einen luftgefüllten länglichen Hohlraum in einer radialen Richtung von der Mitte des Rotors 3 aus. Die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 sind interne Öffnungen (oder Löcher), die innerhalb des Rotors 3 gebildet und vom äußeren Umfang des Rotors 3 her eingesetzt sind. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind externe Öffnungen, die zum äußeren Umfang des Rotors 3 hin offen sind. Somit bilden die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 offene Kanäle in der Außenfläche des Rotors 3. Es versteht sich, dass die internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben sind; und die externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind nur teilweise von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 begrenzen dadurch den ersten Magnetpol 5a.
Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 bilden einen Zwischenpolzahn 13a-h in jedem der Zwischenpolbereiche 7a-h. Die Zwischenpolzähne 13a-h können als Reluktanzpole zum Entwickeln eines Reluktanzdrehmoments angesehen werden. Das von der elektrischen Maschine 1 erzeugte Drehmoment kann dadurch erhöht werden, indem die Zwischenpolzähne 13a-h zwischen den Magnetpolen 5a-h gebildet werden. Jeder Zwischenpolzahn 13a-h weist eine teilzylindrische zweite Außenfläche SC2 mit einem zweiten Radius R2 auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten und zweiten Radien R1, R2 im Wesentlichen gleich.
Der erste Magnetpol 5a in der vorliegenden Ausführungsform umfasst dritte und vierte externe Flussleitsperren 14-1, 14-2. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 sind externe Öffnungen, die zum Außenumfang des Rotors 3 hin offen sind. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 bilden offene Kanäle in der Außenfläche des Rotors 3. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 sind nur teilweise von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben. Wie in 6 gezeigt ist, sind die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 kleiner als die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2.
Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 haben die gleiche Konfiguration und sind um die d-Achse des ersten Magnetpols 5a symmetrisch. Eine vergrößerte Ansicht der vierten externen Flussleitsperre 14-2 ist in 7 gezeigt. Die vierte externe Flussleitsperre 14-2 umfasst eine bogenförmige Seitenwand 15, die von dem Außenumfang des Rotors 3 eingesetzt ist. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die bogenförmige Seitenwand 15 einen inneren Kreisbogen 16A. Der innere Kreisbogen 16A hat die Form eines Halbkreises und hat einen Radius von 0,74 mm. Es versteht sich, dass die Abmessungen der dritten und der vierten externen Flussleitsperre 14-1, 14-2 für Rotoren 3 mit unterschiedlichen Größen und/oder Konfigurationen unterschiedlich sein können. Die dritte und vierten externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 können den Flussverlust von dem in der ersten Schicht L1 angeordneten Magneten 6-1 in einen peripheren seitlichen Bereich 17 des ersten Magnetpols 5a steuern. Wie in 7 gezeigt, bildet der periphere laterale Bereich 17 einen Eckabschnitt des ersten Magnetpols 5a.
Die Magnetöffnungen 10-n, die erste und zweite innere Flussleitsperre 11-1, 11-2; die erste und zweite externe Flussleitsperre 12-1, 12-2; und die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 weisen jeweils eine in dem Rotor 3 ausgebildete Öffnung auf. Die Öffnungen sind durch Ausschnitte in den Laminierungen gebildet, die zum Bilden des Rotors 3 gestapelt sind. Die ersten, zweiten und dritten seitlichen Brücken S1-S3 sind auf jeder Seite des ersten Magnetpols 5a gebildet. Die ersten seitlichen Brücken S1 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-1 in der ersten Schicht L1 und der dritten und vierten externen Flussleitsperre 14-1, 14-2 gebildet. Wie in 7 gezeigt, verringern die dritte und die vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem Rotor 3 gebildet sind, die Breite der ersten seitlichen Brücken S1. Die zweiten seitlichen Brücken S2 sind zwischen der Magnetöffnung 10-2 in der zweiten Schicht L2 und der ersten und der zweiten externen Flussleitsperre 12-1, 12-2 gebildet. Die dritten seitlichen Brücken S3 sind zwischen der Magnetöffnung 10-3 in der dritten Schicht L3 und der ersten und der zweiten inneren Flussleitsperre 11-1, 11-2 gebildet.
Eine Abwandlung des Rotors 3 ist in den 8 und 9 gezeigt. Gleiche Bezugsziffern werden für gleiche Komponenten verwendet. Die Hauptänderungen bei dieser Variante betreffen das Profil der ersten Magnetöffnung 10-2 und der dritten und vierten externen Flussleitsperre 14-1, 14-2. Somit wird, wie in 9 gezeigt, die Konfiguration der ersten seitlichen Brücke S1 geändert. Der Rotor 3 ist eine Variante der in 2 gezeigten Anordnung. Bei dieser Variante umfasst der Rotor 3 acht (8) Magnetpole 5a -h. Die Magnetpole 5a-h umfassen jeweils drei (3) Permanentmagnete 8-n (wobei n die Anzahl der Magnete in jedem der Magnetpole 5a-h darstellt).
Der Rotor 3 umfasst sechs (6) Magnetpole 5a-h, die jeweils drei (3) Permanentmagnete 6-n umfassen (wobei n die Anzahl der Magnete in jedem der Magnetpole 5a-h darstellt). Die Zwischenpolbereiche 7a -h umfassen jeweils eine erste und eine zweite innere Flussleitsperre 11-1, 11-2 und eine erste und zweite externe Flussleitsperre 12-1, 12-2. Die ersten und zweiten inneren Flussleitsperren 11-1, 11-2 und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind symmetrisch um die Zwischenpolachse (q-Achse) angeordnet. Die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 sind auf entgegengesetzten Seiten der Permanentmagnete 6-n in der dritten Schicht L3 angeordnet; und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind auf entgegengesetzten Seiten der Permanentmagnete 6-n in der zweiten Schicht L2 angeordnet. Die ersten und zweiten inneren Flussleitsperren 11-1, 11-2 und die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 umfassen jeweils einen luftgefüllten Hohlraum, der sich in radialer Richtung vom Zentrum des Rotors 3 aus erstreckt. Die ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 sind interne Öffnungen (oder Löcher), die innerhalb des Rotors 3 gebildet und vom äußeren Umfang des Rotors 3 her eingesetzt sind. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind externe Öffnungen, die zum äußeren Umfang des Rotors 3 hin offen sind. Somit bilden die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 offene Kanäle in der Außenfläche des Rotors 3. Es versteht sich, dass die internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben sind; und die externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind nur teilweise von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 begrenzen dabei den ersten Magnetpol 5a. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 bilden einen Zwischenpolzahn 13a-h in jedem der Zwischenpolbereiche 7a-h.
Der erste Magnetpol 5a in der vorliegenden Ausführungsform umfasst dritte und vierte externe Flussleitsperren 14-1, 14-2. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 sind externe Öffnungen, die zum Außenumfang des Rotors 3 hin offen sind. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 sind nur teilweise von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 haben die gleiche Konfiguration und sind um die d-Achse des ersten Magnetpols 5a symmetrisch. Eine vergrößerte Ansicht der vierten externen Flussleitsperre 14-2 ist in 9 gezeigt. Die vierte externe Flussleitsperre 14-2 umfasst eine Seitenwand 15, die vom Außenumfang des Rotors 3 eingesetzt ist. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Seitenwand 15 erste, zweite und dritte Bögen 16A, 16B, 16C, die miteinander verbunden sind, um eine kontinuierliche gekrümmte Oberfläche zu bilden. Der erste Bogen 16A umfasst einen Kreisbogen in Form eines Halbkreises mit einem Radius von 0,48 mm. Der zweite und der dritte Bogen bilden gegenüberliegende Seiten der vierten externen Sperre 14-1. In der vorliegenden Ausführungsform bestehen der zweite und der dritte Bogen jeweils aus einem Kreisbogen mit einem Radius von 13,44 mm.
Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 erstrecken sich auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Magnetöffnung 10-1 in den Rotor 3. Wie in 9 gezeigt, ist die Tiefe der dritten und der vierten externen Flussleitsperre 14-1, 14-2 zumindest im Wesentlichen gleich einer inneren Seitenwand der ersten Magnetöffnung 10-1. Es versteht sich, dass die Abmessungen der dritten und der vierten externen Flussleitsperre 14-1, 14-2 für Rotoren 3 mit unterschiedlichen Größen und/oder Konfigurationen unterschiedlich sein können. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 können den Flussverlust von dem in der ersten Schicht L1 angeordneten Magneten 6-1 in einen peripheren seitlichen Bereich 17 des ersten Magnetpols 5a steuern. Wie in 9 gezeigt, bildet der periphere laterale Bereich 17 einen Eckabschnitt des ersten Magnetpols 5a.
Die Magnetöffnungen 10-n, die erste und zweite innere Flussleitsperre 11-1, 11-2; die erste und zweite externe Flussleitsperre 12-1, 12-2; und die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 weisen jeweils eine in dem Rotor 3 ausgebildete Öffnung auf. Die Öffnungen sind durch Ausschnitte in den Laminierungen gebildet, die zum Bilden des Rotors 3 gestapelt sind. Die ersten, zweiten und dritten seitlichen Brücken S1-S3 sind auf jeder Seite des ersten Magnetpols 5a gebildet. Die ersten seitlichen Brücken S1 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-1 in der ersten Schicht L1 und der dritten und vierten externen Flussleitsperre 14-1, 14-2 gebildet. Wie in 9 gezeigt, reduzieren die im Rotor 3 ausgebildeten dritten und vierten externen Flussleitsperren 14-1, 14-2 die Breite der ersten seitlichen Brücken S1. Die zweiten seitlichen Brücken S2 sind zwischen der Magnetöffnung 10-2 in der zweiten Schicht L2 und der ersten und der zweiten externen Flussleitsperre 12-1, 12-2 gebildet. Die dritten seitlichen Brücken S3 sind zwischen der Magnetöffnung 10-3 in der dritten Schicht L3 und der ersten und der zweiten inneren Flussleitsperre 11-1, 11-2 gebildet.
Eine Abwandlung des Rotors 3 ist in 10 gezeigt. Gleiche Bezugsziffern werden für gleiche Komponenten verwendet. Die hauptsächlichen Änderungen in dieser Variante beziehen sich auf die Orientierung der Permanentmagnete 6-n in jedem Magnetpol 5a-h. Der Rotor 3 umfasst acht (8) Magnetpole 5a-h, die jeweils dieselbe Konfiguration aufweisen.
Die Zwischenpolbereiche 7a -h umfassen jeweils eine erste und eine zweite innere Flussleitsperre 11-1, 11-2 und eine erste und zweite externe Flussleitsperre 12-1, 12-2. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 bilden einen Zwischenpolzahn 13a-h in jedem der Zwischenpolbereiche 7a-h. Die erste und die zweite innere Flussleitsperre 11-1, 11-2 sind in jeweiligen Zwischenpolzähnen 13a-h ausgebildet. Die Magnetpole 5a-h in der vorliegenden Ausführungsform umfassen auch dritte und vierte externe Flussleitsperren 14-1, 14-2. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 sind externe Öffnungen, die zum Außenumfang des Rotors 3 hin offen sind. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 haben die gleiche Konfiguration und sind um die d-Achse des ersten Magnetpols 5a symmetrisch. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 erstrecken sich auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Magnetöffnung 10-1 in den Rotor 3. Die erste und zweite externe Flussleitsperre 12-1, 12-2 und die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 umfassen jeweils eine externe Öffnung, die zum Außenumfang des Rotors 3 hin offen ist.
Der erste Magnetpol 5a in der vorliegenden Ausführungsform umfasst erste und zweite innere Flussleitsperren 11-1, 11-2; erste und zweite externe Flussleitsperren 12-1, 12-2; dritte und vierte externe Flussleitsperren 14-1, 14-2. Die externen Flussleitsperren 12-1, 12-2, 14-1, 14-2 weisen jeweils eine externe Öffnung auf, die zum Außenumfang des Rotors 3 hin offen ist. Jede externe Flussleitsperre 12-1, 12-2, 14-1, 14-2 ist nur teilweise von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 haben die gleiche Konfiguration und sind symmetrisch um die Zwischenpolachse (q-Achse) angeordnet. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 haben die gleiche Konfiguration und sind symmetrisch um die Zwischenpolachse (q-Achse) angeordnet.
Jeder Magnetpol 5a-h in der vorliegenden Variante hat sechs (6) Permanentmagnete 6-n, die in jeweiligen Magnetöffnungen 10-n angeordnet sind. Der Rotor 3 ist derart konfiguriert, dass die Hauptlängsachse jedes Permanentmagneten 6-n in einem spitzen Winkel zur d-Achse des Magnetpols 5a-h angeordnet ist, wie in dem in 10 gezeigten Querschnitt gezeigt. Somit haben die Permanentmagnete 6-n in jeder Schicht L1, L2, L3 eine im Allgemeinen invertierte V-Konfiguration. Die ersten, zweiten und dritten seitlichen Brücken S1-S3 sind auf jeder Seite des ersten Magnetpols 5a gebildet. Die ersten seitlichen Brücken S1 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-1 in der ersten Schicht L1 und der dritten und vierten externen Flussleitsperre 14-1, 14-2 gebildet. Wie in 11 gezeigt ist, verringern die im Rotor 3 ausgebildeten dritten und vierten externen Flussleitsperren 14-1, 14-2 die Breite der ersten seitlichen Brücken S1. Die zweiten seitlichen Brücken S2 sind zwischen der Magnetöffnung 10-2 in der zweiten Schicht L2 und der ersten und der zweiten externen Flussleitsperre 12-1, 12-2 gebildet. Die dritten seitlichen Brücken S3 sind zwischen der Magnetöffnung 10-3 in der dritten Schicht L3 und der ersten und der zweiten inneren Flussleitsperre 11-1, 11-2 ausgebildet.
Eine weitere Ausführungsform des Rotors 3 ist in den 11 und 12 gezeigt. Gleiche Bezugsziffern werden für gleiche Komponenten verwendet. Die Hauptänderungen bei dieser Variante betreffen die Form der Flussleitsperren in den Zwischenpolbereichen 7a -h.
Der Rotor 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst sechs (6) Magnetpole 5a-h, die jeweils drei (3) Permanentmagnete 6-n umfassen (wobei n die Anzahl der Magnete in jedem der Magnetpole 5a-h darstellt). Die Magnetpole 5a-h erstrecken sich jeweils von der Drehachse Z des Rotors 3 radial nach außen und weisen eine teilzylindrische erste Außenfläche SC1 auf. In der vorliegenden Ausführungsform bildet die erste Außenfläche SC1 einen Teil eines kreisförmigen Zylinders mit einem ersten Radius R1. Die Magnetpole 5a-h haben alle die gleiche allgemeine Konfiguration. Der Kürze halber wird hier nur ein erster Magnetpol 5a beschrieben. Die Zwischenpolbereiche 7a-h umfassen jeweils erste und zweite externe Flussleitsperren 12-1, 12-2; und fünfte und sechste externe Flussleitsperren 18-1, 18-2. Die fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 ersetzen die erste und die zweite innere Flussleitsperre 11-1, 11-2 der unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsform. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2; und die fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 sind symmetrisch um die Zwischenpolachse (q-Achse) angeordnet. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind an gegenüberliegenden Seiten der Permanentmagnete 6-n in der zweiten Schicht L2 angeordnet; und die fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 sind an gegenüberliegenden Seiten der Permanentmagnete 6-n in der dritten Schicht L3 angeordnet. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 und die fünften und sechsten externen Flussleitsperren 18-1, 18-2 umfassen jeweils einen luftgefüllten Hohlraum, der sich in radialer Richtung von der Mitte des Rotors 3 aus erstreckt. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 und die fünften und sechsten externen Flussleitsperren 18-1, 18-2 umfassen jeweils eine externe Öffnung, die zum Außenumfang des Rotors 3 hin offen ist. Somit bilden die erste und zweite externe Flussleitsperre 12-1, 12-2; und die fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 offene Kanäle in der Außenfläche des Rotors 3. Die externen Flussleitsperren 12-1, 12-2, 18-1, 18-2 sind nur teilweise von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 begrenzen den ersten Magnetpol 5a.
Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 bilden einen Zwischenpolzahn 13a-h in jedem der Zwischenpolbereiche 7a-h. Die fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 sind innerhalb der Zwischenpolbereiche 7a-h ausgebildet. In dieser Anordnung umfasst der Zwischenpolzahn 13a-h mehrere nach außen vorstehende längliche Elemente (oder Finger) 19-1, 19-2, 19-3, 19-4, die durch die fünfte und die sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 getrennt sind. Die länglichen Elemente 19-1, 19-2, 19-3, 19-4 erstrecken sich jeweils in im Wesentlichen radialer Richtung. Jeder Zwischenpolzahn 13a -h umfasst eine Reihe von teilzylinderförmigen zweiten Außenflächen SC2 mit einem zweiten Radius R2. In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich der erste Radius R1 von dem zweiten Radius R2. Insbesondere ist der zweite Radius R2 größer als der erste Radius R1. Der erste Radius R1 beträgt in der vorliegenden Ausführungsform 68,3 mm und der zweite Radius R2 beträgt 68,4 mm. Es wurde erkannt, dass im Gebrauch die radialen Abmessungen der Magnetpole 5a-h aufgrund der Betriebslasten, die von den darin angeordneten Permanentmagneten 8-n ausgeübt werden, zunehmen können. Durch Konfigurieren des Rotors 3 derart, dass der erste Radius R1 kleiner als der zweite Radius R2 ist, kann ein gleichförmiger Spalt zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 4 hergestellt werden, wenn die elektrische Maschine 1 arbeitet. In einer weiteren Variante können der erste Radius R1 und der zweite Radius R2 unterschiedliche Zentren aufweisen.
Der erste Magnetpol 5a in der vorliegenden Ausführungsform umfasst dritte und vierte externe Flussleitsperren 14-1, 14-2. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 sind externe Öffnungen, die zum Außenumfang des Rotors 3 hin offen sind. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 sind nur teilweise von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 haben die gleiche Konfiguration und sind symmetrisch um die Zwischenpolachse (q-Achse) angeordnet. Eine vergrößerte Ansicht der vierten externen Flussleitsperre 14-2 ist in 12 gezeigt. Die vierte externe Flussbarriere 14-2 umfasst eine Seitenwand 15, die von dem Außenumfang des Rotors 3 eingesetzt ist. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Seitenwand 15 erste, zweite und dritte Bögen 16A, 16B, 16C, die miteinander verbunden sind, um eine kontinuierliche gekrümmte Oberfläche zu bilden. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 erstrecken sich auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Magnetöffnung 10-1 in den Rotor 3. Wie in 12 gezeigt ist, ist die Tiefe der dritten und der vierten externen Flussleitsperre 14-1, 14-2 zumindest im Wesentlichen gleich einer inneren Seitenwand der ersten Magnetöffnung 10-1. Es versteht sich, dass die Abmessungen der dritten und der vierten externen Flussleitsperre 14-1, 14-2 für Rotoren 3 mit unterschiedlichen Größen und/oder Konfigurationen unterschiedlich sein können.
Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 bilden gegenüberliegende periphere laterale Bereiche 17-1, 17-2 mit einer dritten externen Oberfläche SC3. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 können den Flussverlust von dem in der ersten Schicht L1 angeordneten Magneten 6-1 in die peripheren seitlichen Bereiche 17-1, 17-2 des ersten Magnetpols 5a steuern. Wie in 12 gezeigt, bilden die peripheren seitlichen Bereiche 17-1, 17-2 einen Eckabschnitt des ersten Magnetpols 5a. Die dritten Außenflächen SC3 von jedem der peripheren seitlichen Bereiche 17-1, 17-2 können einen Kreisbogen umfassen. Die dritte Außenfläche SC3 kann einen dritten Radius R3 aufweisen, der geringer ist als der erste Radius R1 der ersten Außenfläche SC1, die an einem zentralen Abschnitt des Magnetpols 5a ausgebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der dritte Radius R3 zumindest im Wesentlichen der gleiche wie der zweite Radius R2. In einer Variante kann der dritte Radius R3 kleiner als der erste Radius R1 sein, aber größer als der zweite Radius R2 (d. h. R1> R3> R2). Alternativ oder zusätzlich können die länglichen Elemente 19-1, 19-2, 19-3, 19-4 Außenflächen mit unterschiedlichen Radien aufweisen. Die länglichen Elemente 19-1, 19-4, die mit der q-Achse des Magnetpols 5a zusammenfallen, können eine Außenfläche mit einem Radius haben, der größer ist als der Radius R2 der zweiten Außenfläche SC2 der länglichen Elemente 19-2. 19-3. Der Radius R2 der zweiten Außenfläche SC2 der länglichen Elemente 19-2, 19-3 kann größer als der dritte Radius R3 der peripheren seitlichen Bereiche 17-1, 17-2 sein.
Die Magnetöffnungen 10-n; die erste und zweite externe Flussleitsperre 12-1, 12-2; und die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2; und die fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 umfassen jeweils eine in dem Rotor 3 ausgebildete Öffnung. Die Öffnungen sind durch Ausschnitte in den Laminierungen gebildet, die zum Bilden des Rotors 3 gestapelt sind. Die ersten, zweiten und dritten seitlichen Brücken S1-S3 sind auf jeder Seite des ersten Magnetpols 5a gebildet. Die ersten seitlichen Brücken S1 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-1 in der ersten Schicht L1 und der dritten und vierten externen Flussleitsperre 14-1, 14-2 gebildet. Wie in 12 gezeigt, reduzieren die im Rotor 3 ausgebildeten dritten und vierten externen Flussleitsperren 14-1, 14-2 die Breite der ersten seitlichen Brücken S1. Die zweiten seitlichen Brücken S2 sind zwischen der Magnetöffnung 10-2 in der zweiten Schicht L2 und der ersten und der zweiten externen Flussleitsperre 12-1, 12-2 gebildet. Die dritten seitlichen Brücken S3 sind zwischen der Magnetöffnung 10-3 in der dritten Schicht L3 und der ersten und der zweiten inneren Flussleitsperre 11-1, 11-2 gebildet.
Eine Abwandlung des Rotors 3 ist in 13 gezeigt. Gleiche Bezugsziffern werden für gleiche Komponenten verwendet. Die Hauptänderungen in dieser Variante betreffen die Orientierung der Permanentmagnete 6-n in jedem Magnetpol 5a-h. Der Rotor 3 umfasst acht (8) Magnetpole 5a-h, die jeweils dieselbe Konfiguration aufweisen. Die Permanentmagnete 6-n sind derart montiert, dass die jeweilige Längshauptachse jedes Permanentmagneten 6-n in einem spitzen Winkel zu der d-Achse des Magnetpols 5a-h angeordnet ist, wie in dem Querschnitt in 13 gezeigt.
Die Zwischenpolbereiche 7a-h umfassen jeweils eine erste und eine zweite externe Flussleitsperre 12-1, 12-2; und eine fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 bilden einen Zwischenpolzahn 13a-h in jedem der Zwischenpolbereiche 7a-h. Die fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 sind innerhalb der Zwischenpolbereiche 7a-h ausgebildet. In dieser Anordnung umfasst der Zwischenpolzahn 13a-h mehrere nach außen vorstehende längliche Elemente (oder Finger) 19-1, 19-2, 19-3, 19-4, die durch die fünfte und die sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 getrennt sind. Die länglichen Elemente 19-1, 19-2, 19-3, 19-4 erstrecken sich jeweils in im Wesentlichen radialer Richtung. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2; und die fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 sind symmetrisch um die Zwischenpolachse (q-Achse) angeordnet. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 sind an gegenüberliegenden Seiten der Permanentmagnete 6-n in der zweiten Schicht L2 angeordnet; und die fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 sind an gegenüberliegenden Seiten der Permanentmagnete 6-n in der dritten Schicht L3 angeordnet. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 und die fünften und sechsten externen Flussleitsperren 18-1, 18-2 umfassen jeweils einen luftgefüllten Hohlraum, der sich in radialer Richtung von der Mitte des Rotors 3 aus erstreckt. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 und die fünften und sechsten externen Flussleitsperren 18-1, 18-2 umfassen jeweils eine externe Öffnung, die zum Außenumfang des Rotors 3 hin offen ist.
Der erste Magnetpol 5a in der vorliegenden Ausführungsform umfasst erste und zweite externe Flussleitsperren 12-1, 12-2; dritte und vierte externe Flussleitsperren 14-1, 14-2; und fünfte und sechste externe Flussleitsperren 18-1, 18-2. Die externen Flussleitsperren 12-1, 12-2, 14-1, 14-2, 18-1, 18-2 umfassen jeweils eine externe Öffnung, die zum Außenumfang des Rotors 3 hin offen ist. Jede externe Flussleitsperre 12-1, 12-2, 14-1, 14-2, 18-1, 18-2 ist nur teilweise von dem ferromagnetischen Material des Rotors 3 umgeben. Die ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 haben die gleiche Konfiguration und sind symmetrisch um die Zwischenpolachse (q-Achse) angeordnet. Die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 haben die gleiche Konfiguration und sind symmetrisch um die Zwischenpolachse (q-Achse) angeordnet. Die fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 haben die gleiche Konfiguration und sind symmetrisch um die Zwischenpolachse (q-Achse) angeordnet.
Die Magnetöffnungen 10-n; die erste und zweite externe Flussleitsperre 12-1, 12-2; die dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2; und die fünfte und sechste externe Flussleitsperre 18-1, 18-2 umfassen jeweils eine in dem Rotor 3 ausgebildete Öffnung. Die Öffnungen sind durch Ausschnitte in den Laminierungen gebildet, die zum Bilden des Rotors 3 gestapelt sind. Wie in 13 gezeigt, ist eine Vielzahl von Brücken (oder Bändern) in dem Rotor 3 ausgebildet. Die ersten, zweiten und dritten mittleren Brücken M1-M3 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-n in den ersten, zweiten bzw. dritten Schichten L1-L3 gebildet. Die ersten, zweiten und dritten seitlichen Brücken S1-S3 sind auf jeder Seite des ersten Magnetpols 5a gebildet. Die ersten seitlichen Brücken S1 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-1, 10-2 in der ersten Schicht L1 und den ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 gebildet. Die zweiten seitlichen Brücken S2 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-3, 10-4 in der zweiten Schicht L2 und den ersten und zweiten externen Flussleitsperren 12-1, 12-2 gebildet. Die dritten seitlichen Brücken S3 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-5, 10-6 in der dritten Schicht L3 und den ersten und zweiten internen Flussleitsperren 11-1, 11-2 gebildet.
In der vorliegenden Variante ist die Hauptlängsachse jeder Magnetöffnung 10-m in einem spitzen Winkel relativ zur d-Achse des Magnetpols 5a geneigt. Somit haben die Permanentmagnete 6-n in jeder Schicht L1, L2, L3 eine im Allgemeinen invertierte V-Konfiguration. Die ersten, zweiten und dritten seitlichen Brücken S1-S3 sind auf jeder Seite des ersten Magnetpols 5a gebildet. Die ersten seitlichen Brücken S1 sind zwischen den Magnetöffnungen 10-1 in der ersten Schicht L1 und der dritten und vierten externen Flussleitsperre 14-1, 14-2 gebildet. Die im Rotor 3 gebildete dritte und vierte externe Flussleitsperre 14-1, 14-2 reduzieren die Breite der ersten seitlichen Brücken S1. Die zweiten seitlichen Brücken S2 sind zwischen der Magnetöffnung 10-2 in der zweiten Schicht L2 und der ersten und der zweiten externen Flussleitsperre 12-1, 12-2 gebildet. Die dritten seitlichen Brücken S3 sind zwischen der Magnetöffnung 10-3 in der dritten Schicht L3 und der ersten und der zweiten inneren Flussleitsperre 11-1, 11-2 gebildet.
Eine Variante des Rotors 3 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in 14 dargestellt. Gleiche Bezugsziffern werden für gleiche Komponenten verwendet. Die Magnetpole 5a -h haben jeweils eine teilzylinderförmige erste Außenfläche SC1 mit einem ersten Radius R1; und jeder Zwischenpolzahn 13a -h hat eine teilzylinderförmige zweite Außenfläche SC2 mit einem zweiten Radius R2. Die erste Außenfläche SC1 bildet einen Teil eines ersten Kreiszylinders mit einem ersten Radius R1; und die zweite Außenfläche SC2 bildet einen Teil eines zweiten Kreiszylinders mit einem zweiten Radius R2. Wie in 14 gezeigt, bildet die erste Außenfläche SC1 im Querschnitt einen ersten Kreisbogen; und die zweite Außenfläche SC2 bildet im Querschnitt einen zweiten Kreisbogen. Es versteht sich, dass die ersten und zweiten Außenflächen SC1, SC2 konzentrisch um die Drehachse X des Rotors 3 angeordnet sind. Bei der in 14 dargestellten Variante unterscheiden sich der erste und der zweite Radius R1, R2 voneinander. Insbesondere ist der zweite Radius R2 des Zwischenpolzahns 13a-h größer als der erste Radius R1 der Magnetpole 5a-h. Somit ist die radiale Ausdehnung der Magnetpole 5a-h geringer als die radiale Ausdehnung der Zwischenpolzähne 13a-h. Im Gebrauch können die radialen Kräfte, die durch die Drehung der Magnete 6-n auf den Rotor 3 ausgeübt werden, eine Verformung der Magnetpole 5a-h verursachen. Die auf die Zwischenpolzähne 13a-h angewendeten Radialkräfte sind typischerweise geringer und die resultierende Verformung ist geringer. Somit kann der zweite Radius R2 größer als der erste Radius R1 sein. Der Luftspalt zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 4 ist ungleichmäßig, wenn der Rotor 3 steht. Wenn sich der Rotor 3 dreht, wird die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Radius R1, R2 infolge der größeren Verformung der Magnetpole 5a-h verringert. Zumindest bei bestimmten Anordnungen kann das von der elektrischen Maschine 1 erzeugte Drehmoment erhöht sein.
Es ist darauf hinzuweisen, dass verschiedene Änderungen an der/den hierin beschriebenen Ausführungsform(en) vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine Permanentmagnet-Synchronmaschine beschrieben. Die Konfiguration der Permanentmagnete 6-n in dem Rotor 3 kann auf andere Arten von elektrischen Maschinen angewendet werden, beispielsweise auf einen geschalteten Reluktanzelektromotor.
In den dargestellten Anordnungen umfasst die Außenfläche des Rotors 3 mehrere Kreisbögen, die durch die externen Flussleitsperren 12-n voneinander getrennt sind. In einer Variante kann die Außenfläche des Rotors 3 mehrere nicht kreisförmige Bögen aufweisen oder daraus bestehen. Beispielsweise kann die erste Außenfläche SC1 des Rotors 3 jedes Magnetpols 5a-h nicht kreisförmig sein. Die erste Außenfläche SC1 kann im Querschnitt einen ersten nicht kreisförmigen Bogen bilden, beispielsweise einen elliptischen Bogen. Die nicht kreisförmige Konfiguration der ersten Außenfläche SC1 kann nützlich sein, um im Gebrauch einer nicht gleichförmigen Verformung des Rotors 3 Rechnung zu tragen. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Außenfläche SC2 des Rotors 3 jedes Zwischenpolzahns 13a-h nicht kreisförmig sein. Die zweite Außenfläche SC2 kann im Querschnitt einen zweiten nicht kreisförmigen Bogen, beispielsweise einen elliptischen Bogen, bilden.

Claims

Rotor für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor Folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Magnetpolen, die jeweils einen oder mehrere Permanentmagnete umfassen, wobei die Magnetpole in einer Winkelstellung voneinander getrennt sind, und wobei ein Zwischenpolbereich zwischen benachbarten Magnetpolen gebildet ist; wobei zumindest eine externe Flussleitsperre in jedem Zwischenpolbereich angeordnet ist, wobei die zumindest eine externe Flussleitsperre eine externe Öffnung umfasst.
Rotor nach Anspruch 1, umfassend erste und zweite externe Flussleitsperren in jedem Zwischenpol bereich.
Rotor nach Anspruch 2, umfassend eine dritte externe Flussleitsperre in jedem Zwischenpol bereich.
Rotor nach Anspruch 3, umfassend eine vierte externe Flussleitsperre in jedem Zwischenpolbereich.
Rotor nach Anspruch 4, wobei die dritten und vierten externen Flussleitsperren zwischen den ersten und zweiten externen Flussleitsperren in jedem Zwischenpolbereich angeordnet sind.
Rotor nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die dritten und vierten externen Flussleitsperren symmetrisch um eine mittlere Zwischenpolachse jedes Zwischenpolbereichs angeordnet sind.
Rotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die ersten und zweiten externen Flussleitsperren einen Zwischenpolzahn bilden.
Rotor nach Anspruch 7, wobei jeder Magnetpol eine erste Außenfläche mit einem ersten Radius aufweist, und jeder Zwischenpolzahn eine zweite Außenfläche mit einem zweiten Radius aufweist, wobei der erste und der zweite Radius voneinander verschieden sind.
Rotor nach Anspruch 8, wobei der erste Radius kleiner als der zweite Radius ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine interne Flussleitsperre in jedem Zwischenpolbereich, wobei jede interne Flussleitsperre eine interne Öffnung umfasst.
Rotor nach Anspruch 10, umfassend erste und zweite interne Flussleitsperren in jedem Zwischenpolbereich.
Rotor nach Anspruch 11, wobei innerhalb jedes Zwischenpolbereichs die zumindest eine externe Flussleitsperre zwischen den ersten und zweiten internen Flussleitsperren angeordnet ist.
Rotor nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, falls direkt oder indirekt abhängig von Anspruch 2, wobei innerhalb jedes Zwischenpolbereichs die zumindest eine interne Flussleitsperre zwischen den ersten und zweiten externen Flussleitsperren angeordnet ist.
Rotor nach Anspruch 11, wobei in einem ersten Zwischenpolbereich mit einer ersten mittleren Zwischenpolachse jede interne Flussleitsperre an einer inneren Position proximal zu der ersten mittleren Zwischenpolachse angeordnet ist, und jede externe Flussleitsperre an einer äußeren Position distal von der ersten mittleren Zwischenpolachse angeordnet ist.
Rotor nach Anspruch 14, wobei in einem zweiten Zwischenpolbereich mit einer zweiten mittleren Zwischenpolachse jede interne Flussleitsperre an einer äußeren Position distal von der zweiten mittleren Zwischenpolachse angeordnet ist, und jede externe Flussleitsperre an einer inneren Position proximal zu der zweiten mittleren Zwischenpolachse angeordnet ist.
Rotor nach Anspruch 15, wobei die ersten und zweiten Zwischenpolbereiche aufeinanderfolgend innerhalb des Rotors angeordnet sind.
Rotor nach Anspruch 16, wobei die aufeinanderfolgende Anordnung der ersten und zweiten Zwischenpolbereiche um den Rotor herum wiederholt ist.
Rotor für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor Folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Magnetpolen, die jeweils einen oder mehrere Permanentmagnete umfassen, wobei die Magnetpole in einer Winkelstellung voneinander getrennt sind, und wobei ein Zwischenpolbereich zwischen benachbarten Magnetpolen gebildet ist; wobei zumindest eine Flussleitsperre in jedem Zwischenpolbereich angeordnet ist; wobei jeder Magnetpol eine erste Außenfläche mit einem ersten Radius aufweist und jeder Zwischenpolbereich eine zweite Außenfläche mit einem zweiten Radius aufweist, wobei der erste Radius kleiner als der zweite Radius ist.
Rotor nach Anspruch 18, wobei die erste Außenfläche einen Teil eines ersten kreisförmigen Zylinders bildet; und/oder die zweite Außenfläche einen Teil eines zweiten kreisförmigen Zylinders bildet.
Rotor nach Anspruch 18, wobei die erste Außenfläche einen Teil eines ersten nicht kreisförmigen Zylinders bildet; und/oder die zweite Außenfläche einen Teil eines zweiten nicht kreisförmigen Zylinders bildet.
Rotor nach einem der Ansprüche 18, 19 oder 20, wobei jeder Magnetpol einen mittleren Bereich und entgegengesetzte periphere seitliche Bereiche umfasst, wobei die erste Außenfläche in dem mittleren Bereich jedes Magnetpols gebildet ist, und wobei die peripheren seitlichen Bereiche jeweils eine dritte Außenfläche aufweisen, wobei die dritte Außenfläche einen dritten Radius aufweist, der größer als der erste Radius ist.
Rotor nach Anspruch 21, wobei der zweite Radius zumindest im Wesentlichen gleich dem dritten Radius ist.
Rotor nach Anspruch 22, wobei der zweite Radius größer als der dritte Radius ist.
Elektrische Maschine, umfassend einen Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektrische Maschine nach Anspruch 24, wobei die elektrische Maschine eine Permanentmagnet-Synchronmaschine ist.
Fahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine nach Anspruch 24 oder Anspruch 25.