EP2340601A2 - Rotating electric machine - Google Patents

Rotating electric machine

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Publication number
EP2340601A2
EP2340601A2 EP09736392A EP09736392A EP2340601A2 EP 2340601 A2 EP2340601 A2 EP 2340601A2 EP 09736392 A EP09736392 A EP 09736392A EP 09736392 A EP09736392 A EP 09736392A EP 2340601 A2 EP2340601 A2 EP 2340601A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pole
rotor
stator
poles
transition
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09736392A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Lin Feuerrohr
Steven Andrew Evans
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2340601A2 publication Critical patent/EP2340601A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2746Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets arranged with the same polarity, e.g. consequent pole type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]

Definitions

  • the present invention relates to rotary electric machines which have a cogging torque, for example due to excitation by permanent magnets. Further, the present invention relates to a method of designing a rotary electric machine.
  • a permanent magnet-excited rotating electrical machine has a cogging torque at least in the de-energized state.
  • This cogging torque is a torque whose magnitude and direction depends on the angular position of the rotor.
  • the rotor engages in those positions in which one or more pole transitions of the stator each lie opposite a pole transition of the rotor.
  • the cogging torque interferes or poses a safety risk.
  • One example is an electric power steering system or steering power assistance of a motor vehicle. In case of failure of the electrical support, it should be possible to steer the motor vehicle with muscle power.
  • a cogging torque is so disturbing that it increases the risk of accidents, which is already increased anyway at the moment of failure of the power steering, again significantly.
  • An object of the present invention is to provide a rotating electric machine with a reduced cogging torque and a method for arranging pole transitions on the stator and / or rotor of a rotating electrical machine.
  • the present invention is based on the recognition that the total cogging torque of a rotating electrical machine is the sum of individual cogging torques that arise in each case due to the meeting of a pole transition of the stator and a pole transition of the rotor.
  • a Polübergang is, for example, a gap or a slot between two tooth tips or between two pole pieces.
  • several pole transitions of the stator each are opposite to a pole transition of the rotor at the same time.
  • exemplary embodiments of the present invention are based on the idea of varying the spacings of the pole junctions instead of a spacing between two adjacent pole junctions that is the same for all poles of the stator or of the rotor, so that at least one pole of the stator has a width which differs from the width of another pole of the stator, or that one pole of the rotor has a width that differs from the width of another pole of the rotor.
  • the width of a pole can be defined, for example, as the distance between the centers of the two pole junctions adjacent to the pole or as the distance of the two boundaries of the pole. Furthermore, the width of a pole as
  • An electric machine includes a stator having a plurality of poles and a rotor having a plurality of poles, wherein at least either a first pole of the stator has a width that is one width of a second PoIs of the stator is different, or a first pole of the rotor has a width which is different from a width of a second pole of the rotor.
  • a first width and a second width different from the first width are set, and then a pole of the first width and a pole of the second width on a stator or rotor of the rotating electrical Machine provided.
  • the electric machine In a method of manufacturing an electric machine, the electric machine is designed according to the above-described method and then manufactured.
  • An electric machine in the sense of the present invention can be, for example, a machine provided for direct current or alternating current and can have a commutator or be electronically commutated.
  • the rotor of the electric machine can be designed as an internal rotor or as an external rotor. Both the stator and the rotor may be wholly or partially excited by permanent magnets, all or, for example, in a subsequent pole arrangement (English: consequent pole), only a part of the poles may have a permanent magnet.
  • Permanent magnets can be designed as surface magnets, spoke magnets, buried magnets, etc., several magnets can be summarized in a one-piece component.
  • the electric machine can be designed predominantly or exclusively for a generator operation or predominantly or exclusively for a motor operation or for both modes of operation.
  • Figure 1 is a schematic representation of an electrical machine
  • Figure 2 is a schematic representation of an electrical machine
  • Figure 3 is a schematic representation of an electrical machine
  • Figure 4 is a schematic representation of an electrical machine. Embodiments of the invention
  • An electric machine has a stator with N s poles and a rotor with N R poles. Between two adjacent poles of the stator or the
  • Rotor is each a pole transition.
  • the angular distance a of adjacent pole transitions is the angle between the centers of adjacent pole transitions with respect to the axis of the rotor. At a full revolution of the rotor, d. H. a rotation around
  • u 0 pole transitions of the stator each lie opposite a pole transition of the rotor.
  • the minimum angular distance S 0 between two pole transitions of the stator, which are each opposite a pole transition of the rotor, is thus the smallest common multiple kgV (a s , a R ) of the angular distances a s , a R of adjacent pole transitions on the stator or Rotor,
  • Equation 16 From the equations 4, 8 and 16 follows for the number u 0 of the pole transitions of the stator, which are each opposite to a pole transition of the rotor,
  • angle segment of the electric machine with the angular width ⁇ 0 .
  • this angle segment at most exactly one pole transition of the stator is opposite to a pole transition of the rotor.
  • the electric machine comprises u 0 equal such angle segments. If, in an angle segment, a pole transition of the stator is opposite a pole transition of the rotor, a pole transition of the stator is also opposite a pole transition of the rotor in each of the other angle segments.
  • N s is the pole of the stator and the number N R of the poles of the rotor.
  • the cogging torque is therefore minimal when N s and N R are prime.
  • N s of the poles of the stator and the number N R of the poles of the rotor are seldom freely selectable.
  • the number of poles of a stator or rotor equipped with permanent magnets is usually straight, while the number of winding poles of a stator of a rotating field machine is often a multiple of three.
  • Rotor is the same (compare equations 1 and 2).
  • equations 1 and 2 Deviating from this, the following explanations relate to an electrical machine in which the angular spacings of the pole transitions either at the stator or the rotor are not constant. For the sake of simplicity, it is assumed below that the angular distances vary with the stator and are constant in the rotor. By interchanging the terms and quantities relating to the stator and rotor, however, a description of a corresponding arrangement results in which the angular spacings in the stator are constant and vary in the rotor.
  • stator can still be carried out in one piece without any problems or consist of several parts whose boundaries do not or only partially coincide with boundaries between the stator sections.
  • the angular distance a s between adjacent pole junctions is constant.
  • the angular distance a S ⁇ ⁇ + ⁇ between adjacent pole transitions which are not assigned to the same stator but adjacent stator sections i, i + l, deviates from the angular distance a s between adjacent pole transitions within a Statorabitess, a S ⁇ ⁇ + ⁇ ⁇ a s .
  • p 0 be the angle between two nearest neighboring rotor positions in which, in the case defined by Equations 1 and 2 (all angular distances a s between adjacent ones)
  • Pole transitions of the stator equal and all angular distances a R between adjacent pole transitions of the rotor equal) several pole transitions of the stator
  • u 0 is the number of poles of the stator which, in the case defined by Equations 1 and 2 (all angular distances a s between adjacent pole overlays) gears of the stator equal and all angular distances a R between adjacent pole transitions of the rotor equal) at the same time each lie opposite a pole transition of the rotor. According to equation 17 applies
  • the locking positions of the rotor can be evenly distributed over 360 ° or 2 ⁇ .
  • the displacement angle S 1 are chosen so that applies
  • all angular distances are a s between adjacent pole transitions of the stator within a stator same.
  • the number of latching positions of the rotor is maximum, namely N S - N R , the latching positions are equally distributed or the distance of the next adjacent latching positions of the rotor is always the same. Consequently, the cogging torque is minimal at each detent position.
  • stator sections / are permuted. In this variant, too, all angular distances a s between adjacent pole transitions of the stator are within a stator. section of the same value. Unchanged from the one with the
  • Equation 25 defined example, the number of locking positions of the rotor maximum, namely N S - N R , and the cogging torque at each locking position minimal.
  • each group comprises exactly those pole transitions which, in the case defined by equations 1 and 2, are simultaneously opposite a pole transition of the rotor.
  • n 0 is defined as
  • n 0 is the number of detent positions or rotor positions in which, in the case defined by equations 1 and 2, a plurality of pole transitions of the stator each face a pole transition of the rotor (compare equation 16).
  • Equation 25 If all pole transitions having the same number i but originating from different groups g are arranged in a stator section with the angular width S 0 , the case defined by equation 25 or its variant with permuted stator sections also described above is present.
  • the pole transitions within a group g need not be consecutively numbered.
  • the angular distances between adjacent pole transitions of the stator vary accordingly from pole to pole. This can be used, for example, to spectrally broaden a torque ripple resulting from the different widths of the poles during a motor operation or to generate a predetermined torque curve.
  • the detent positions in this case form groups within which the angle between two detent positions is ⁇ - 360 ° / (N s -N R ), and between which there are corresponding gaps.
  • a particularly low cogging torque of the electric machine can be achieved, at the edges of the groups occurs in each case a substantially one-sided cogging torque.
  • the angular dependence of the cogging torque of the electric machine is a
  • the angular dependence of the cogging torque of the individual pole transition is influenced by the widths and geometries of the gaps or payload slots between the poles of the stator and between the poles of the rotor.
  • the angular dependencies of the cogging torques of the individual Polüber saut can be designed so that together with the high number N s - N R and correspondingly small distances of the locking positions in I-dealfall no cogging torque occurs more.
  • the examples of electrical machines described above are not limited to a variation of the angular spacings of the pole junctions of the stator.
  • the terms and quantities related to the stator and rotor one obtains electrical machines in which the angular distances of the pole transitions of the rotor vary.
  • the angular spacings of the pole transitions of the stator and the angular spacings of the pole transitions of the rotor can simultaneously vary.
  • This approach is based on a step-by-step reduction of the number u of pole transitions of the stator, which are each opposite to a pole transition of the rotor, by a factor.
  • This approach can be used Two or more pole transitions of the stator are at the same time each opposite to a pole transition of the rotor in any rotor position.
  • Pole transition of the rotor are opposite was reduced by providing a corresponding factor of u 0 to u by providing a plurality of different tooth angles, the remaining number u of the pole transitions of the stator, which are each opposite a pole transition of the rotor, still greater than 1 be (u> 1).
  • the number u can be further reduced by further varying the tooth head angles ⁇ K (obtained, for example, according to Equation 37 or 38). If, for example, the number u is a multiple of 2, by varying the tooth tip angle a K ⁇ again according to equation 36
  • V 1 V 1 mod ⁇ o. (Equation 39) Of the groove positions V 1 thus obtained, no more should be the same as necessary. Ideally, V 1 ⁇ v 'm ⁇ / l ⁇ m or V ⁇ 1 mod v 0 ⁇ m mod ⁇ 0 ⁇ / l ⁇ m applies.
  • equations 36, 37 and 38 are not based on a variation of the angular distances of the pole transitions of the
  • Stators limited. By interchanging the terms and quantities relating to the stator and rotor, geometries result where the angular spacings of the pole junctions of the rotor vary. Furthermore, the angular spacings of the pole transitions of the stator and the angular spacings of the pole transitions of the rotor can simultaneously vary.
  • FIGS 1 to 4 show schematic representations of electrical machines 10 each in a cross section perpendicular to the axis of the electric machine.
  • Each of these electric machines 10 may be, for example, part of an actuator of an electric power steering system of a motor vehicle, another actuator of a land, water or aircraft, an actuator for a stationary application or a drive for a vehicle or other device.
  • the electric machine 10 has a stator 20 with six stator teeth 22 and a rotor 30 with four permanent magnets 34.
  • the stator teeth 22 form at their inner ends facing the rotor 30 poles 28.
  • Each permanent magnet 34 of the rotor 30 is associated with a pole 38 which faces the stator 20.
  • the polyvinyl Ie 28 of the stator 20 have widths b ⁇ linear and angular widths a ⁇ on.
  • Each payload slot forms a pole transition of the stator 20.
  • Corresponding sizes at the poles of the rotor 30 are not shown for reasons of clarity.
  • the number u of the pole transitions of the stator 20, which at the same time each lie opposite a pole transition of the rotor 30, is reduced from 2 to 1.
  • N s 9 stator teeth
  • N R 6 rotor poles
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an electric machine 10 with these tooth head angles. It will be the same reference numerals as in
  • the tooth heads 22 are identified by the letters "s”, "m” and "b", which indicate the dentition angles Ct ⁇ 1 (narrow), a ⁇ 2 (middle) and a ⁇ i (wide) respectively Windings 24.
  • Windings 24 are labeled with digits "1", “2” and “3” indicating the membership of phases "1", “2” and “3”.
  • N s 12 stator teeth
  • N R 8 rotor poles
  • tooth head angle can be achieved with a corresponding distribution of the tooth head angle, that in each position of the rotor at most two pole transitions of the stator are each opposite to a pole transition of the rotor.
  • the head angles according to equation 42 can be further varied according to equation 38. This results in tooth head angle, can be achieved with their proper distribution that in each position of the rotor at most one Polillergang the stator is a Polillergang of the rotor opposite.
  • all poles 28 of the stator have the same width or all pairs of adjacent ones
  • the widths of the poles 32 equipped with permanent magnets 34 are equal to each other while the widths of the follower poles 38 vary.
  • Letters "s”, “m” and “b” in turn denote small, medium or large distances of adjacent pole junctions 36.
  • Two pole junctions 36 adjacent to the same pole 32 equipped with a permanent magnet 34 always have the mean spacing while two follow the same pole
  • exactly two pole transitions 26 of the stator 20 are located opposite a pole transition 36 of the rotor 30 in each detent position of the rotor Machine with symmetrical stator and symmetrical rotor, the number of detent positions are doubled and halved the number of simultaneously opposite each pole transition of the rotor pole junctions of the stator. This also reduces the cogging torque.
  • the poles 32 of the rotor 30 are formed here by the permanent magnets 34 formed as surface magnets. Pole transitions 36 are formed by gaps between the permanent magnets 34.
  • the permanent magnets 34 have different widths. Letters "s", “m” and “b” in turn denote narrow, medium or wide permanent magnets 34 and small, medium or large distances of nearest adjacent pole junctions 36.
  • only one pole transition 26 is located in each detent position of the rotor of the stator 20 opposes a pole transition 36 of the rotor 30.
  • the number of latching positions is maximized and the number of simultaneously opposite each pole transition of the rotor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

The invention relates to a rotating electric machine (10) comprising a stator (20) having a plurality of poles (28), and a rotor (30) having a plurality of poles (32, 38), wherein at least either a first pole (28) of the stator (20) has a width that differs from a width of a second pole (28) of the stator (20), or a first pole (32, 38) of the rotor (30) has a width that differs from a width of a second pole (32, 38) of the rotor (30).

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Rotierende elektrische MaschineRotating electrical machine
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf rotierende elektrische Maschinen, die, beispielsweise aufgrund einer Erregung durch Permanentmagneten, ein Rastmoment aufweisen. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Entwerfen einer rotierenden elektrischen Maschine.The present invention relates to rotary electric machines which have a cogging torque, for example due to excitation by permanent magnets. Further, the present invention relates to a method of designing a rotary electric machine.
Stand der TechnikState of the art
Aus einer Reihe von technischen, ökonomischen, ökologischen und sozialen Gründen haben elektrische Antriebe eine große und weiterhin schnell wachsende Verbreitung. Neben spurgebundenen und spurungebundenen Land- fahrzeugen und Wasserfahrzeugen werden bereits erste manntragende Luftfahrzeuge elektrisch angetrieben. Auch Stellantriebe, die in der Vergangenheit beispielsweise hydraulisch realisiert wurden, werden zunehmend elektrisch realisiert.For a number of technical, economic, environmental and social reasons, electric drives have a large and still rapidly growing distribution. In addition to track-bound and lane-bound land vehicles and watercraft, the first man-bearing aircraft are already electrically powered. Actuators that have been hydraulically realized in the past, for example, are increasingly being realized electrically.
Eine permanentmagneterregte rotierende elektrische Maschine weist zumindest im unbestromten Zustand ein Rastmoment auf. Dieses Rastmoment ist ein Drehmoment, dessen Betrag und Richtung von der Winkelposition des Rotors abhängig ist. Der Rotor rastet in jenen Positionen ein, in denen ein oder mehrere Polübergänge des Stators je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen. Bei vielen Anwendungen stört das Rastmoment oder stellt ein Sicherheitsrisiko dar. Ein Beispiel ist eine elektrische Servolenkung bzw. Lenkkraftunterstützung eines Kraftfahrzeugs. Bei Ausfall der elektrischen Unterstützung soll es möglich sein, das Kraftfahrzeug mit Muskelkraft zu lenken. Ein Rastmoment ist dabei so störend, dass es das Unfallrisiko, das im Moment des Ausfalls der Lenkkraftunterstützung ohnehin erhöht ist, nochmals deutlich erhöht.A permanent magnet-excited rotating electrical machine has a cogging torque at least in the de-energized state. This cogging torque is a torque whose magnitude and direction depends on the angular position of the rotor. The rotor engages in those positions in which one or more pole transitions of the stator each lie opposite a pole transition of the rotor. In many applications, the cogging torque interferes or poses a safety risk. One example is an electric power steering system or steering power assistance of a motor vehicle. In case of failure of the electrical support, it should be possible to steer the motor vehicle with muscle power. A cogging torque is so disturbing that it increases the risk of accidents, which is already increased anyway at the moment of failure of the power steering, again significantly.
Es gibt eine Reihe von Maßnahmen, um das Rastmoment einer elektrischenThere are a number of measures to the cogging torque of an electric
Maschine zu reduzieren, beispielsweise:Reduce machine, for example:
- axiale Schrägung bzw. schraubenförmige bzw. helikale Ausgestaltung oder Stufung (in der Form einer Wendeltreppe) der Permanentmagnete und/oder der Nutschlitze zwischen den Wicklungszähnen;- axial skew or helical or helical configuration or gradation (in the form of a spiral staircase) of the permanent magnets and / or the slot slots between the winding teeth;
- Polabhebungen in der Umgebung der Polübergänge;- Polabhebungen in the vicinity of Polübergänge;
- Vergrößerung des Luftspalts;- enlargement of the air gap;
- geschlossene oder besonders kleine Nutschlitze.- closed or very small slot slots.
Jede dieser Maßnahmen weist spezifische Nachteile auf, beispielsweise eine Erhöhung der Fertigungskosten, eine schlechte Skalierbarkeit, eine Vermin- derung des Wirkungsgrads oder eine Verminderung des erreichbaren Antriebsdrehmoments.Each of these measures has specific disadvantages, such as an increase in manufacturing costs, poor scalability, a reduction in the efficiency or a reduction in the achievable drive torque.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine rotierende elektrische Maschine mit einem reduzierten Rastmoment und ein Verfahren zum Anordnen von Polübergängen am Stator und/oder Rotor einer rotierenden e- lektrischen Maschine zu schaffen.An object of the present invention is to provide a rotating electric machine with a reduced cogging torque and a method for arranging pole transitions on the stator and / or rotor of a rotating electrical machine.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen An- Sprüchen definiert. Offenbarung der ErfindungThis object is solved by the subject matters of the independent claims. Further developments of the present invention are defined in the dependent claims. Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das gesamte Rastmoment einer rotierenden elektrischen Maschine die Summe einzelner Rastmomente ist, die jeweils durch das Aufeinandertreffen eines Polübergangs des Stators und eines Polübergangs des Rotors entstehen. Ein Polübergang ist beispielsweise eine Lücke bzw. ein Schlitz zwischen zwei Zahnköpfen oder zwischen zwei Polschuhen. Bei vielen herkömmlichen rotierenden elektrischen Maschinen liegen in bestimmten Winkelpositionen des Ro- tors gleichzeitig mehrere Polübergänge des Stators je einem Polübergang des Rotors gegenüber. Davon ausgehend beruhen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf der Idee, anstelle eines für alle Pole des Stators bzw. des Rotors gleichen Abstands zwischen zwei benachbarten Polübergängen die Abstände der Polübergänge zu variieren, so dass zumindest ent- weder ein Pol des Stators eine Breite aufweist, die sich von der Breite eines anderen Pols des Stators unterscheidet, oder dass ein Pol des Rotors eine Breite aufweist, die sich von der Breite eines anderen Pols des Rotors unterscheidet. Die Breite eines Pols kann beispielsweise als Abstand der Mitten der beiden an den Pol angrenzenden Polübergänge oder als Abstand der beiden Grenzen des Pols definiert sein. Ferner kann die Breite eines Pols alsThe present invention is based on the recognition that the total cogging torque of a rotating electrical machine is the sum of individual cogging torques that arise in each case due to the meeting of a pole transition of the stator and a pole transition of the rotor. A Polübergang is, for example, a gap or a slot between two tooth tips or between two pole pieces. In many conventional rotating electrical machines, at certain angular positions of the rotor, several pole transitions of the stator each are opposite to a pole transition of the rotor at the same time. On this basis, exemplary embodiments of the present invention are based on the idea of varying the spacings of the pole junctions instead of a spacing between two adjacent pole junctions that is the same for all poles of the stator or of the rotor, so that at least one pole of the stator has a width which differs from the width of another pole of the stator, or that one pole of the rotor has a width that differs from the width of another pole of the rotor. The width of a pole can be defined, for example, as the distance between the centers of the two pole junctions adjacent to the pole or as the distance of the two boundaries of the pole. Furthermore, the width of a pole as
Winkelmaß bezogen auf die Achse der elektrischen Maschine oder als lineares Maß definiert sein.Angular dimension based on the axis of the electric machine or be defined as a linear measure.
Durch verschiedene Breiten der Pole des Stators und/oder verschiedene Brei- ten der Pole des Rotors kann bei einer geeigneten Anordnung bzw. Verteilung der Pole unterschiedlicher Breite erreicht werden, dass die Anzahl der Polübergänge des Stators, die gleichzeitig je einem Pol des Rotors gegenüber liegen, und damit das Rastmoment reduziert werden.By different widths of the poles of the stator and / or different widths of the poles of the rotor can be achieved with a suitable arrangement or distribution of the poles of different width, that the number of pole transitions of the stator, which are each opposite a pole of the rotor , and thus the cogging torque can be reduced.
Eine elektrische Maschine umfasst einen Stator mit einer Mehrzahl von Polen und einen Rotor mit einer Mehrzahl von Polen, wobei zumindest entweder ein erster Pol des Stators eine Breite aufweist, die von einer Breite eines zweiten PoIs des Stators verschieden ist, oder ein erster Pol des Rotors eine Breite aufweist, die von einer Breite eines zweiten Pols des Rotors verschieden ist.An electric machine includes a stator having a plurality of poles and a rotor having a plurality of poles, wherein at least either a first pole of the stator has a width that is one width of a second PoIs of the stator is different, or a first pole of the rotor has a width which is different from a width of a second pole of the rotor.
Bei einem Verfahren zum Entwerfen einer elektrischen Maschine werden eine erste Breite und eine zweite Breite, die von der ersten Breite verschieden ist, festgelegt, und dann ein Pol mit der ersten Breite und ein Pol mit der zweiten Breite an einem Stator oder Rotor der rotierenden elektrischen Maschine vorgesehen.In a method of designing an electric machine, a first width and a second width different from the first width are set, and then a pole of the first width and a pole of the second width on a stator or rotor of the rotating electrical Machine provided.
Bei einem Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine wird die e- lektrische Maschine nach dem oben beschriebenen Verfahren entworfen und dann gefertigt.In a method of manufacturing an electric machine, the electric machine is designed according to the above-described method and then manufactured.
Eine elektrische Maschine im Sinne der vorliegenden Erfindung kann bei- spielsweise eine für Gleich- oder Wechselstrom vorgesehene Maschine sein und einen Kommutator aufweisen oder elektronisch kommutiert sein. Der Rotor der elektrischen Maschine kann als Innenläufer oder als Außenläufer ausgebildet sein. Sowohl der Stator als auch der Rotor kann ausschließlich oder teilweise durch Permanentmagnete erregt sein, wobei alle oder, beispielswei- se in einer Folgepolanordnung (engl.: consequent pole), nur ein Teil der Pole einen Permanentmagneten aufweisen kann. Permanentmagnete können als Oberflächenmagnete, Speichenmagnete, vergrabene Magnete etc. ausgeführt sein, mehrere Magneten können in einem einstückigen Bauteil zusam- mengefasst sein. Die elektrische Maschine kann überwiegend oder aus- schließlich für einen generatorischen Betrieb oder überwiegend oder ausschließlich für einen motorischen Betrieb oder aber für beide Betriebsarten ausgebildet sein.An electric machine in the sense of the present invention can be, for example, a machine provided for direct current or alternating current and can have a commutator or be electronically commutated. The rotor of the electric machine can be designed as an internal rotor or as an external rotor. Both the stator and the rotor may be wholly or partially excited by permanent magnets, all or, for example, in a subsequent pole arrangement (English: consequent pole), only a part of the poles may have a permanent magnet. Permanent magnets can be designed as surface magnets, spoke magnets, buried magnets, etc., several magnets can be summarized in a one-piece component. The electric machine can be designed predominantly or exclusively for a generator operation or predominantly or exclusively for a motor operation or for both modes of operation.
Um eine Induktion von Kreisströmen innerhalb einer Parallelschaltung mehre- rer Wicklungen und entsprechende Verluste zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, Wicklungen, die ein und derselben Phase zugeordnet sind, nicht parallel sondern seriell zu schalten. Kurze Beschreibung der FigurenIn order to avoid induction of circulating currents within a parallel circuit of several windings and corresponding losses, it may be advantageous to switch windings which are assigned to the same phase not in parallel but in series. Brief description of the figures
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:Embodiments will be explained in more detail with reference to the figures. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine;Figure 1 is a schematic representation of an electrical machine;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine;Figure 2 is a schematic representation of an electrical machine;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine;Figure 3 is a schematic representation of an electrical machine;
Figur 4 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine. Ausführungsformen der ErfindungFigure 4 is a schematic representation of an electrical machine. Embodiments of the invention
Eine elektrische Maschine weist einen Stator mit Ns Polen und einen Rotor mit NR Polen auf. Zwischen zwei benachbarten Polen des Stators oder desAn electric machine has a stator with N s poles and a rotor with N R poles. Between two adjacent poles of the stator or the
Rotors liegt jeweils ein Polübergang. Im Folgenden sei zunächst angenommen, dass der Winkelabstand as zwischen zwei benachbarten Polübergängen für alle Polübergänge des StatorsRotor is each a pole transition. In the following it is initially assumed that the angular distance a s between two adjacent pole junctions for all pole transitions of the stator
360° . 2π ,_, . . α9 = bzw. α9 = (Gleichung 1 )360 °. 2π, _,. , α 9 = or α 9 = (Equation 1)
Ns Ns N s N s
beträgt, und dass der Winkelabstand aR zwischen zwei benachbarten Polübergängen für alle Polübergänge des Statorsis, and that the angular distance a R between two adjacent pole transitions for all pole transitions of the stator
a„ = bzw. a„ = (Gleichung 2)a "= or a" = (equation 2)
N NN N
beträgt. Dabei ist der Winkelabstand a benachbarter Polübergänge der Winkel zwischen den Mitten benachbarter Polübergänge bezogen auf die Achse des Rotors. Bei einer vollen Umdrehung des Rotors, d. h. einer Rotation umis. The angular distance a of adjacent pole transitions is the angle between the centers of adjacent pole transitions with respect to the axis of the rotor. At a full revolution of the rotor, d. H. a rotation around
360° bzw. 2π , begegnet jeder der Ns Polübergänge des Stators jedem der NR Polübergänge des Rotors genau einmal. Dies sind insgesamt Ns NR 360 ° or 2π, each of the N s pole transitions of the stator encounters each of the N R pole transitions of the rotor exactly once. These are altogether N s N R
Begegnungen zwischen je einem Polübergang des Stators und einem Polübergang des Rotors.Encounters between each pole transition of the stator and a pole transition of the rotor.
Es wird der Fall betrachtet, dass gleichzeitig u0 Polübergänge des Stators je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen. Der Winkelabstand δ zwischen zwei Polübergängen des Stators, die gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen, muss ein ganzzahliges Vielfaches ds des Winkelabstands as benachbarter Polübergänge des Stators sein, δ = ds - as . Gleichzeitig muss der Winkel δ ein ganzzahliges Vielfaches dR des Winkelabstands aR benachbarter Polübergänge des Rotors sein, δ = dR - aR . Der minimale Winkelabstand S0 zwischen zwei Polübergängen des Stators, die gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen, ist somit das kleinste gemeinsame Vielfache kgV(as,aR ) der Winkelabstände as , aR be- nachbarter Polübergänge am Stator bzw. Rotor,The case is considered where, at the same time, u 0 pole transitions of the stator each lie opposite a pole transition of the rotor. The angular distance δ between two pole transitions of the stator, which are each opposite a pole transition of the rotor, must be an integer multiple d s of the angular spacing a s of adjacent pole transitions of the stator, δ = d s - a s . At the same time, the angle δ must be an integer multiple d R of the angular spacing a R of adjacent pole transitions of the rotor, δ = d R - a R. The minimum angular distance S 0 between two pole transitions of the stator, which are each opposite a pole transition of the rotor, is thus the smallest common multiple kgV (a s , a R ) of the angular distances a s , a R of adjacent pole transitions on the stator or Rotor,
δ0 = kgV{as ,aR ) . (Gleichung 3)δ 0 = kgV {a s , a R ). (Equation 3)
Für das Produkt aus dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen kgV(x,y) und dem größten gemeinsamen Teiler ggT(x,y) zweier Zahlen x , y gilt allgemeinFor the product of the least common multiple kgV (x, y) and the largest common divisor gcd (x, y) of two numbers x, y applies in general
kgV{x,y)- ggT(x,y) = x - y . (Gleichung 4)kgV {x, y) - gcd (x, y) = x - y. (Equation 4)
Diese allgemeine Identität angewandt auf die hier beteiligten Größen ergibtThis general identity applied to the variables involved here
k ig WV[as ,aR ϊy ggT H[as ,aR \) = as - aR = — 360° 360° K bzw. kgV{as,aR )- ggT{as,aR ) = as - aR = ^ ~ . (Gleichung 5) k ig WV [a s , a R ϊy ggT H [a s , a R \) = a s - a R = - 360 ° 3 - 60 ° K or kgV {a s , a R ) - ggT {a s , a R ) = a s - a R = ^ ~. (Equation 5)
Die Zahl u0 der Polübergänge des Stators, die gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen, beträgt mit Gleichung 3 360° 360° u 2π 2π uo = = -. r bzw. uo = — = 7 r. (Gleichung 6) δ0 kgV{as,aR) δ0 kgV[as,aR)The number u 0 of the pole transitions of the stator, which are each opposite a pole transition of the rotor, is equal to Equation 3 360 ° 360 ° u 2π 2π u o = = -. r or u o = - = 7 r. (Equation 6) δ 0 kgV {a s , a R ) δ 0 kgV [a s , a R )
Je größer die Zahl u ist, desto größer ist das Rastmoment in den entsprechenden Rotorpositionen. Aus den Gleichungen 5 und 6 folgtThe larger the number u, the larger the cogging torque in the corresponding rotor positions. From equations 5 and 6 follows
Un = R bzw. u0 = ( π ; = ggT{as,aR) s R . (Gleichung 7) kgV{as,aR) 2πU n = R or u 0 = ( π ; = gcd {a s , a R ) s R. (Equation 7) kgV {a s , a R ) 2π
Für die Zahl nr der Rotorpositionen, in denen mehrere Polübergänge des Stators je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen, giltFor the number n r of the rotor positions, in which a plurality of pole transitions of the stator each lie opposite a pole transition of the rotor, applies
nr-u0 =Ns-NR. (Gleichung 8)n r -u 0 = N s -N R. (Equation 8)
Aus den Gleichungen 7 und 8 folgtFrom Equations 7 and 8 follows
Ns NR 360° n =— - = -, r bzw.N s N R 360 ° n = - - = -, r resp.
U0 ggT{as,aR)U 0 ggT {a s , a R )
Ns-N„ 2π ._. . , n =— — - = 7 r. (Gleichung 9)N s -N "2π ._. , , n = - - - = 7 r. (Equation 9)
U0 ggT{as,aR)U 0 ggT {a s , a R )
Für den Winkelabstand p zwischen zwei nächst benachbarten Rotorpositio- nen, in denen mehrere Polübergänge des Stators je einem Polübergang desFor the angular distance p between two adjacent rotor positions, in which several pole transitions of the stator each have a pole transition of the stator
Rotors gegenüber liegen, giltRotor are opposite, applies
nr-p = 360° bzw. nr -p = 2π. (Gleichung 10)n r -p = 360 ° or n r -p = 2π. (Equation 10)
Aus den Gleichungen 9 und 10 folgt (Gleichung 11) From Equations 9 and 10 follows (Equation 11)
Sowohl für das kleinste gemeinsame Vielfache als auch für den größten ge- meinsamen Teiler gelten das KommutativgesetzThe commutative law applies to both the least common multiple and the largest common divisor
kgV{y,x) = kgV{x,y) bzw. ggT{y,x) = ggT{x,y) (Gleichung 12)kgV {y, x) = kgV {x, y) or ggT {y, x) = ggT {x, y) (Equation 12)
und das Distributivgesetz,and the distributive law,
kgV{nx,ny) = n-kgV{x,y) bzw. ggT{nx,ny) = n- ggT(x,y). (Gleichung 13)kgV {nx, ny) = n-kgV {x, y) or gcd {nx, ny) = n- gcT (x, y). (Equation 13)
Aus der Distributivität und der Kommutativität folgt die allgemeine Identität . (Gleichung 14) Distributivity and commutativity are followed by general identity. (Equation 14)
Aus den Gleichungen 4, 11 und 14 folgtFrom equations 4, 11 and 14 follows
360° H.τ ΛT x 360° p= ggτ{Ns,NR) = bzw.360 ° H. τ ΛT x 360 ° p = gg τ {N s , N R ) = or
Ns-NR ää *' R) kgV(Ns,NR) p =-*L-ggT{Ns,NR)= ?* (Gleichung 15)N s -N R ää * ' R) kgV (N s , N R ) p = - * L-gg T {N s , N R ) =? * (Equation 15)
N s -NR kgV(Ns,NR)N s -N R kgV (N s , N R )
Aus den Gleichungen 10 und 15 folgt für die Zahl nr der Rotorpositionen, in denen mehrere Polübergänge des Stators je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen,From the equations 10 and 15 follows for the number n r of the rotor positions in which a plurality of pole transitions of the stator are each opposite a pole transition of the rotor,
nr = kgV{Ns, NR). (Gleichung 16) Aus den Gleichungen 4, 8 und 16 folgt für die Zahl u0 der Polübergänge des Stators, die gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen,n r = kgV {N s , N R ). (Equation 16) From the equations 4, 8 and 16 follows for the number u 0 of the pole transitions of the stator, which are each opposite to a pole transition of the rotor,
= N11 N^ = A T - N = ( y (Gleichung 17) nr kgV{Ns, NR) = N 11 N ^ = AT - N = ( y (Equation 17) n r kgV {N s , N R )
Nun wird ein Winkelsegment der elektrischen Maschine mit der Winkelbreite δ0 betrachtet. In diesem Winkelsegment liegt zu jedem Zeitpunkt höchstens genau ein Polübergang des Stators einem Polübergang des Rotors gegenüber. Die elektrische Maschine umfasst u0 gleiche derartige Winkelsegmente. Wenn in einem Winkelsegment ein Polübergang des Stators einem Polübergang des Rotors gegenüber liegt, liegt auch in jedem der anderen Winkelsegmente je ein Polübergang des Stators einem Polübergang des Rotors gegenüber.Now consider an angle segment of the electric machine with the angular width δ 0 . In this angle segment at most exactly one pole transition of the stator is opposite to a pole transition of the rotor. The electric machine comprises u 0 equal such angle segments. If, in an angle segment, a pole transition of the stator is opposite a pole transition of the rotor, a pole transition of the stator is also opposite a pole transition of the rotor in each of the other angle segments.
Wie bereits erwähnt ist das Rastmoment umso größer, je größer die Zahl u0 der Polübergänge des Stators, die gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen, ist. Aus Gleichung 17 folgt, dass das Rastmoment umso kleiner ist, je kleiner der größte gemeinsame Teiler ggT(Ns, NR) der ZahlAs already mentioned, the greater the number u 0 of the pole transitions of the stator, which are each opposite to a pole transition of the rotor, is the greater the cogging torque. It follows from equation 17 that the cogging torque is smaller, the smaller the greatest common divisor gcd (N s, N R) of the number
Ns der Pole des Stators und der Zahl NR der Pole des Rotors ist. Das Rastmoment ist also minimal, wenn Ns und NR teilerfremd sind. Die ZahlN s is the pole of the stator and the number N R of the poles of the rotor. The cogging torque is therefore minimal when N s and N R are prime. The number
Ns der Pole des Stators und die Zahl NR der Pole des Rotors sind jedoch selten frei wählbar. Beispielsweise ist die Zahl der mit Permanentmagneten bestückten Pole eines Stators oder Rotors in der Regel gerade, während die Zahl der mit Wicklungen bestückten Pole eines Stators einer Drehfeldmaschi- ne oft ein Vielfaches von drei ist.However, N s of the poles of the stator and the number N R of the poles of the rotor are seldom freely selectable. For example, the number of poles of a stator or rotor equipped with permanent magnets is usually straight, while the number of winding poles of a stator of a rotating field machine is often a multiple of three.
Die bisherigen Ausführungen bezogen sich auf eine elektrische Maschine, bei welcher der Winkelabstand as zwischen zwei benachbarten Polübergängen für alle Polübergänge des Stators gleich ist, und bei welcher der Winkelab- stand aR zwischen benachbarten Polübergängen für alle Polübergänge desThe statements made so far relate to an electrical machine in which the angular separation a s between two adjacent pole junctions is the same for all pole transitions of the stator, and in which the angular spacing a R between adjacent pole junctions for all pole transitions of the stator
Rotors gleich ist (vgl. Gleichungen 1 und 2). Abweichend davon beziehen sich die nachfolgenden Ausführungen auf eine elektrische Maschine, bei der die Winkelabstände der Polübergänge entweder beim Stator oder beim Rotor nicht konstant sind. Der Einfachheit halber wird im Folgenden davon ausgegangen, dass die Winkelabstände beim Stator variieren und beim Rotor konstant sind. Durch Vertauschen der Begriffe und Größen, die sich auf Stator und Rotor beziehen, ergibt sich jedoch ohne Weiteres eine Beschreibung ei- ner entsprechenden Anordnung, bei der die Winkelabstände beim Stator konstant sind und beim Rotor variieren.Rotor is the same (compare equations 1 and 2). Deviating from this, the following explanations relate to an electrical machine in which the angular spacings of the pole transitions either at the stator or the rotor are not constant. For the sake of simplicity, it is assumed below that the angular distances vary with the stator and are constant in the rotor. By interchanging the terms and quantities relating to the stator and rotor, however, a description of a corresponding arrangement results in which the angular spacings in the stator are constant and vary in the rotor.
Der Stator sei in u0 vorbestimmte Statorabschnitte i , i = l, ... , u0 mit jeweils der Winkelbreite δι = δ2 = ... = δu = δ0 unterteilt, wobei die Unterteilung von den nachfolgend beschriebenen Merkmalen abgesehen keine weitere gegenständliche Merkmale impliziert. Beispielsweise kann der Stator trotzdem ohne Weiteres einteilig ausgeführt sein oder aus mehreren Teilen bestehen, deren Grenzen nicht oder nur teilweise mit Grenzen zwischen den Statorabschnitten übereinstimmen.The stator is subdivided into u 0 predetermined stator sections i, i = 1,..., U 0 , each having the angular width δ ι = δ 2 =... = Δ u = δ 0 , the subdivision of the features described below no further physical features implied. For example, the stator can still be carried out in one piece without any problems or consist of several parts whose boundaries do not or only partially coincide with boundaries between the stator sections.
Innerhalb jedes Statorabschnitts ist der Winkelabstand as zwischen benachbarten Polübergängen konstant. Jedoch weicht der Winkelabstand aS ι ι+ι zwischen benachbarten Polübergängen, die nicht dem gleichen Statorabschnitt sondern benachbarten Statorabschnitten i , i + l zugeordnet sind, von dem Winkelabstand as zwischen benachbarten Polübergängen innerhalb eines Statorabschnitts ab, aS ι ι+ι ≠ as . p0 sei der Winkel zwischen zwei nächst benachbarten Rotorpositionen, in denen bei dem durch die Gleichungen 1 und 2 definierten Fall (alle Winkelabstände as zwischen benachbartenWithin each stator section, the angular distance a s between adjacent pole junctions is constant. However, the angular distance a S ι ι + ι between adjacent pole transitions, which are not assigned to the same stator but adjacent stator sections i, i + l, deviates from the angular distance a s between adjacent pole transitions within a Statorabschnitts, a S ι ι + ι ≠ a s . Let p 0 be the angle between two nearest neighboring rotor positions in which, in the case defined by Equations 1 and 2 (all angular distances a s between adjacent ones)
Polübergängen des Stators gleich und alle Winkelabstände aR zwischen be- nachbarten Polübergängen des Rotors gleich) mehrere Polübergänge desPole transitions of the stator equal and all angular distances a R between adjacent pole transitions of the rotor equal) several pole transitions of the
Stators gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen. Nach Gleichung 15 giltStators at the same time each lie opposite a pole transition of the rotor. By equation 15 applies
360° . 2π ,_, . .360 °. 2π, _,. ,
Pn = -. r bzw. On = -. r . (Gleichung 18)P n = -. r or O n = -. r. (Equation 18)
u0 ist die Zahl der Pole des Stators, die bei dem durch die Gleichungen 1 und 2 definierten Fall (alle Winkelabstände as zwischen benachbarten Polüber- gängen des Stators gleich und alle Winkelabstände aR zwischen benachbarten Polübergängen des Rotors gleich) gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen. Nach Gleichung 17 giltu 0 is the number of poles of the stator which, in the case defined by Equations 1 and 2 (all angular distances a s between adjacent pole overlays) gears of the stator equal and all angular distances a R between adjacent pole transitions of the rotor equal) at the same time each lie opposite a pole transition of the rotor. According to equation 17 applies
uo = ggT{Ns, NR ) . (Gleichung 19)u o = gcd {N s , N R ). (Equation 19)
Wenn die Differenz aS l l+ι - as des Winkelabstands aS l l+ι an der Grenze zwischen zwei Statorabschnitten und des Winkelabstands as innerhalb eines Statorabschnitts kein ganzes Vielfaches von p0 ist,If the difference a S l l + ι - a s of the angular distance a S l l + ι at the boundary between two stator sections and the angular distance a s within a Statorabschnitts is not a whole multiple of p 0 ,
a S, ι,ι+l - (X ca S, ι, ι + l - (X c
"- £ INO (Gleichung 20) " - £ IN O (Equation 20)
P0 P 0
fallen die Positionen des Rotors, bei denen im Statorabschnitt i ein Polübergang des Stators einem Polübergang des Rotors gegenüber liegt, nicht mehr mit den Positionen des Rotors, bei denen im benachbarten StatorabschnittIf the positions of the rotor in which a pole transition of the stator in the stator section i is opposite to a pole transition of the rotor no longer coincide with the positions of the rotor in which the adjacent stator section
/ + 1 ein Polübergang des Stators einem Polübergang des Rotors gegenüber liegt, zusammen. Bezogen nur auf diese beiden benachbarten Statorabschnitte haben sich damit die Zahl der Rastpositionen verdoppelt und das Rastmoment reduziert. Eine zu Gleichung 20 äquivalente Beschreibung ist, dass die Polübergänge innerhalb der Statorabschnitte z , / + 1 um einen Verschiebungswinkel S1 bzw. ε1+ι gegenüber den Positionen des mit den Gleichungen/ + 1 a Polübergang the stator is a Polübergang the rotor opposite, together. Relative only to these two adjacent stator sections so that the number of locking positions have doubled and reduces the cogging torque. An equivalent to Equation 20 description is that the pole transitions within the stator z, / + 1 by a displacement angle S 1 and ε 1 + ι from the positions of the equations
1 und 2 definierten Falls verschoben sind, wobei der Verschiebungswinkel S1 für alle Polübergänge innerhalb des Statorabschnitts i gleich ist, und wobei der Verschiebungswinkel ε1+ι für alle Polübergänge innerhalb des Stato- rabschnitts / + 1 gleich ist, wobei jedoch die Verschiebungswinkel S1 , ε1+ι von einander verschieden sind und ihre Differenz kein ganzzahliges Vielfaches von p0 ist,1 and 2 defined are shifted, wherein the displacement angle S 1 is the same for all Polübergänge within the Statorabschnitts i, and wherein the displacement angle ε 1 + ι for all Polübergänge within the stato cut / + 1 is the same, but the displacement angle S 1 , ε 1 + ι are different from each other and their difference is not an integer multiple of p 0 ,
ε' ε' £ IN0. (Gleichung 21 ) ε ' ε ' + ι £ IN 0 . (Equation 21)
Po In Erweiterung des für zwei benachbarte Statorabschnitte Beschriebenen können die Polübergänge innerhalb eines jeden Statorabschnitts z , z = 1,...,M0 um einen Verschiebungswinkel S1 verschoben sein, wobei innerhalb eines Statorabschnitts der Winkel S1 konstant ist, wobei jedoch die Verschiebungswinkel S1 , εJ≠ι in verschiedenen Statorabschnitten i ≠ j von einander verschieden sind, S1 ≠ Sj Vz ≠ j . Wenn die Differenz S1J≠1 der Verschiebungswinkel S1 verschiedener Statorabschnitte z , j ≠ i kein ganzes Vielfaches von p0 ist,po In extension of the stator for two adjacent described pole transitions can within each stator z, z, M may be 0 shifted by a shift angle S 1 = 1, ..., being constant within a stator, the angle S 1, but the displacement angle S 1 , ε J ≠ ι in different stator sections i ≠ j are different from each other, S 1 ≠ S j Vz ≠ j. If the difference S 1J ≠ 1 of the displacement angle S 1 of different stator sections z, j ≠ i is not a whole multiple of p 0 ,
S' Sj € IN0 Vz ≠ j (Gleichung 22) S ' Sj € IN 0 Vz ≠ j (Equation 22)
Popo
fallen die Positionen des Rotors, in denen in einem Statorabschnitt i ein Polübergang des Stators einem Polübergang des Rotors gegenüber liegt, nicht mehr mit den Positionen des Rotors, in denen in irgend einem anderen Stato- rabschnitt i + \ ein Polübergang des Stators einem Polübergang des Rotors gegenüber liegt, zusammen. Damit ist die Zahl der Rastpositionen maximiert und das Rastmoment zumindest deutlich reduziert. Lediglich durch eine ungünstige Überlagerung von Rastmomenten an zu nahe benachbarten Positionen des Rotors können noch Positionen mit unnötig hohem Rastmoment entstehen.If the positions of the rotor in which in a stator section i a pole transition of the stator is opposite to a pole transition of the rotor no longer coincide with the positions of the rotor in which in any other stator section i + 1 a pole transition of the stator corresponds to a pole transition of the rotor Rotor is opposite, together. Thus, the number of locking positions is maximized and the cogging torque at least significantly reduced. Only by an unfavorable superposition of cogging moments to close to adjacent positions of the rotor can still arise positions with unnecessarily high cogging torque.
Um derartige ungünstige Überlagerungen zu vermeiden, können die Rastpositionen des Rotor gleichmäßig über 360° bzw. 2π verteilt werden. Dazu werden die Verschiebungswinkel S1 so gewählt, dass giltTo avoid such unfavorable overlays, the locking positions of the rotor can be evenly distributed over 360 ° or 2π. For this purpose, the displacement angle S 1 are chosen so that applies
ε —ε. u o -e {1,2,... ,u0 -l} Vz ≠ j . (Gleichung 23)ε -ε. uo -e {1,2, ..., u 0 -l} Vz ≠ j. (Equation 23)
Popo
Möglich wäre in größerer Allgemeinheit auch die BedingungIt would be possible in greater generality, the condition
s — s u0 - J- G {1,2,...,u0 -l,uo + l,...,2u0 -l,2u0 + 1,...} Vz ≠ j . (Gleichung 24)s - su 0 - J - G {1,2, ..., u 0 -l, u o + 1, ..., 2u 0 -l, 2u 0 + 1, ...} Vz ≠ j. (Equation 24)
Po Dies kann jedoch an den Grenzen zwischen Statorabschnitten /, / + 1 zu unnötig großen und unnötig kleinen Winkelabständen zwischen benachbarten Polübergängen, die bei manchen Anwendungen nicht gewünscht sind, sowie zu anderen Nachteilen führen.po However, this can lead to unnecessarily large and unnecessarily small angular spacings between adjacent pole junctions, which are undesirable in some applications at the boundaries between stator sections /, / + 1, as well as other disadvantages.
Bei einem einfachen Beispiel betragen die VerschiebungswinkelIn a simple example, the displacement angles are
i-p0 . 360° . 360° .ip 0 . 360 °. 360 °.
S1 = -^- = i -. r 7 r = i bzw.S 1 = - ^ - = i -. r 7 r = i or
U0 kgV{Ns,NRyggT{Ns,NR) NS,NR ε = I-A = i 1JL = t . _≥L_ . (Gleichung 25) u0 kgV(Ns,NR)-ggT(Ns,NR) NS,NR U 0 kgV {N s , N R g gT {N s , N R ) N S , N R ∈ = IA = i 1 JL = t . _≥L_. (Equation 25) u 0 kgV (N s , N R ) -ggT (N s , N R ) N S , N R
Bei diesem Beispiel betragen die Winkelabstände aSιι+ι zwischen benachbarten Polübergängen des Stators an den Grenzen zwischen den Statorabschnitten i, i + l (i = 1,2, ...,M0-I)In this example, the angular distances a are Sιι + ι between adjacent pole transitions of the stator at the boundaries between the stator sections i, i + l (i = 1,2, ..., M 0 -I)
aSιι+ι =as+^- mit (/ = 1,2,...,M0-I). (Gleichung 26)a Sιι + ι = a s + ^ - with (/ = 1,2, ..., M 0 -I). (Equation 26)
Mn M n
Mit den Gleichungen 18 und 19 folgtWith equations 18 and 19 follows
360° 360c 360 ° 360 c
S9,,+! = + ? \ ? T mit (/ = 1,2,...,M0-I) bzw. s'''1+1 ~ NÜTs + kkggVV{{NNss,,NNsR)y-ggggTT({NNss,,NNsR)) mit ( Z = 1,2, ... , M 0 - 1 ). S 9 ,, +! = + ? \? T with (/ = 1,2, ..., M 0 -I) or s''' 1 + 1 ~ NÜT s + kkggVV {{NN ss ,, NN sR ) yg g ggTT ({NN ss ,, NN sR )) with ( Z = 1,2, ..., M 0 - 1).
(Gleichung 27)(Equation 27)
Mit Gleichung 4 folgtWith equation 4 follows
360° Λ \ Λ .t , . .. . λ u α,,,+, = + 1 + mit (z =1,2,...,M0-I) bzw.360 ° Λ \ Λ. t,. ... λ u α ,,, + , = + 1 + with (z = 1,2, ..., M 0 -I) or
" J NVx \ ^ N JVÄ J \ ' ' ' O / aSιι+χ= — + = — - l + — mit (/ = 1,2,...,M0-I). (Gleichung 28) s'''1+ι Ns NS-NR Ns \ NR " Die Winkelabstände aS l l+l zwischen benachbarten Polübergängen des Stators an der Grenze zwischen den Statorabschnitten i = u0 und i = \ betragen bei diesem Beispiel"J NV x \ ^ N JV Ä J \ ''' O / a Sιι + χ = - + = - - l + - with (/ = 1,2, ..., M 0 -I). (Equation 28) s''' 1 + ι N s N S -N R N s \ N R " The angular distances a S l l + l between adjacent pole transitions of the stator at the boundary between the stator sections i = u 0 and i = \ are in this example
α S, M0 ,1 = as - = a, - Po -A (Gleichung 29)α S, M 0 , 1 = a s - = a, - Po -A (Equation 29)
Mit den Gleichungen 18 und 19 folgtWith equations 18 and 19 follows
360° 360c 360° α 5>0,l : + - bzw.360 ° 360 c 360 ° α 5> 0 , l: + - or
Ns kgV{Ns,NR ) ' kgV{Ns,NR )- ggT{Ns,NR )N s kgV {N s , N R ) ' kgV {N s , N R ) - gCT {N s , N R )
2π 2π 2π α S,uo,l - + (Gleichung 30)2π 2π 2π α S, u o , l - + (Equation 30)
Ns kgV{Ns,NR ) kgV{Ns,NR )- ggT{Ns,NR ) ' N s LCM {N s, N R) LCM {N s, N R) - gcd {N s, N R) '
Mit den Gleichungen 4 und 19 folgtWith equations 4 and 19 follows
α S,uo,l bzw.α S, u o , l or
α S,uo,l (Gleichung 31 ) α S, u o , l (Equation 31)
Wie erwähnt sind alle Winkelabstände as zwischen benachbarten Polübergängen des Stators innerhalb eines Statorabschnitts gleich.As mentioned, all angular distances are a s between adjacent pole transitions of the stator within a stator same.
Für die Anordnung des mit Gleichung 25 definierten Beispiels ist die Zahl der Rastpositionen des Rotors maximal, nämlich NS - NR , die Rastpositionen sind gleich verteilt bzw. der Abstand nächst benachbarter Rastpositionen des Rotors ist immer gleich. Folglich ist das Rastmoment bei jeder Rastposition minimal.For the arrangement of the example defined by equation 25, the number of latching positions of the rotor is maximum, namely N S - N R , the latching positions are equally distributed or the distance of the next adjacent latching positions of the rotor is always the same. Consequently, the cogging torque is minimal at each detent position.
Bei einer Variante des mit Gleichung 25 definierten Beispiels sind die Statorabschnitte / permutiert. Auch bei dieser Variante weisen alle Winkelabstände as zwischen benachbarten Polübergängen des Stators innerhalb eines Sta- torabschnitts den gleichen Wert auf. Unverändert gegenüber dem mit derIn a variant of the example defined by equation 25, the stator sections / are permuted. In this variant, too, all angular distances a s between adjacent pole transitions of the stator are within a stator. section of the same value. Unchanged from the one with the
Gleichung 25 definierten Beispiel sind die Zahl der Rastpositionen des Rotors maximal, nämlich NS - NR , und das Rastmoment bei jeder Rastposition minimal.Equation 25 defined example, the number of locking positions of the rotor maximum, namely N S - N R , and the cogging torque at each locking position minimal.
Bei einem anderen Beispiel werden alle Polübergänge des Stators so in Gruppen g (g = l,...,n0 ) eingeteilt, dass nächst benachbarte Polübergänge des Stators innerhalb einer Gruppe g näherungsweise den AbstandIn another example, all the pole transitions of the stator are divided into groups g (g = 1,..., N 0 ) so that the next adjacent pole transitions of the stator within a group g are approximately the distance
(Gleichung 32) (Equation 32)
aufweisen, den bei dem mit den Gleichungen 1 und 2 definierten Fall (alle Winkelabstände as zwischen benachbarten Polübergängen des Stators gleich und alle Winkelabstände aR zwischen benachbarten Polübergängen des Rotors gleich) Polübergänge des Stators aufweisen, die gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen (vgl. Gleichung 3). Anders ausgedrückt, jede Gruppe umfasst genau solche Polübergänge, die bei dem mit den Gleichungen 1 und 2 definierten Fall gleichzeitig je einem Polüber- gang des Rotors gegenüber liegen. Dabei ist n0 definiert alshave, in the case defined by the equations 1 and 2 (equal to all angular distances a s between adjacent pole transitions of the stator and all angular distances a R between adjacent pole transitions of the rotor) pole transitions of the stator, which are each opposite a pole transition of the rotor (see equation 3). In other words, each group comprises exactly those pole transitions which, in the case defined by equations 1 and 2, are simultaneously opposite a pole transition of the rotor. Where n 0 is defined as
no = kgV{Ns, NR) . (Gleichung 33)n o = kgV {N s , N R ). (Equation 33)
Damit ist n0 die Zahl der Rastpositionen bzw. Rotorpositionen, in denen bei dem durch die Gleichungen 1 und 2 definierten Fall mehrere Polübergänge des Stators je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen (vgl. Gleichung 16).Thus, n 0 is the number of detent positions or rotor positions in which, in the case defined by equations 1 and 2, a plurality of pole transitions of the stator each face a pole transition of the rotor (compare equation 16).
Innerhalb jeder Gruppe g seien die Polübergänge mit i = \,...,u0 fortlaufend nummeriert. Abweichend von dem mit den Gleichungen 1 und 2 definiertenWithin each group g, the pole transitions are numbered consecutively with i = \, ..., u 0 . Notwithstanding that defined by equations 1 and 2
Falls ist jeder Polübergang um den Verschiebungswinkel z - pn . 360° . i - On . 2π ._. . . . ..If any pole transition is around the shift angle z - p n . 360 °. i - O n . 2π ._. , , , ..
S1 = - — = ι bzw. S1 = - — = ι (Gleichung 34) u0 NS - NR N5 - NR S 1 = - - = ι or S 1 = - - = ι (equation 34) u 0 N S - N R N 5 - N R
gegenüber den Positionen der Polübergänge bei dem mit den Gleichungen 1 und 2 definierten Fall verschoben (vgl. Gleichung 25). Wenn alle Polübergän- ge, die die gleiche Nummer i aufweisen aber aus verschiedenen Gruppen g stammen, in einem Statorabschnitt mit der Winkelbreite S0 angeordnet sind, liegt der mit Gleichung 25 definierte Fall oder dessen ebenfalls oben beschriebene Variante mit permutierten Statorabschnitten vor.relative to the positions of the pole junctions in the case defined by Equations 1 and 2 (see Equation 25). If all pole transitions having the same number i but originating from different groups g are arranged in a stator section with the angular width S 0 , the case defined by equation 25 or its variant with permuted stator sections also described above is present.
Die Polübergänge innerhalb einer Gruppe g müssen allerdings nicht fortlaufend nummeriert sein. Anders ausgedrückt, die Verschiebungswinkel S1 müssen nicht von Polübergang zu Polübergang innerhalb einer Gruppe g anwachsen. Vielmehr können die verschiedenen Verschiebungswinkel S1 = i - po/uo ( Z = 1,...,M0 ) beliebig auf die Polübergänge innerhalb einer Gruppe verteilt sein, solange jeder Verschiebungswinkel S1 = i po/uo However, the pole transitions within a group g need not be consecutively numbered. In other words, the shift angles S 1 need not increase from pole to pole transition within a group g. Rather, the different displacement angles S 1 = i - p o / u o (Z = 1,... M 0 ) can be arbitrarily distributed to the pole transitions within a group, as long as each shift angle S 1 = i p o / u o
(z = 1,...,M0 ) genau einmal auftritt. Auch müssen die Verschiebungswinkel nicht in allen Gruppen g gleich verteilt sein. Vielmehr können innerhalb jeder Gruppe g die verschiedenen Verschiebungswinkel S1 = i - po/uo ( Z = 1,...,M0 ) beliebig auf die Polübergänge verteilt sein, solange jeder Verschiebungswin- kel S1 = i - po/uo (z = 1,...,M0 ) in jeder Gruppe g genau einmal auftritt. Wenn jeder Verschiebungswinkel S1 = i - po/uo (z = 1,...,M0 ) in jeder Gruppe g genau einmal auftritt, sind die Zahl der Rastpositionen maximal, die Rastpositionen gleichmäßig verteilt und das Rastmoment an jeder Rastposition minimal. Die Winkelabstände zwischen benachbarten Polübergängen des Stators vari- ieren entsprechend von Pol zu Pol. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um eine aus den unterschiedlichen Breiten der Pole resultierende Drehmo- mentwelligkeit während eines motorischen Betriebs spektral zu verbreitern oder einen vorbestimmten Drehmomentverlauf zu erzeugen.(z = 1, ..., M 0 ) occurs exactly once. Also, the shift angles need not be evenly distributed in all groups g. Rather, within each group g, the different displacement angles S 1 = i - p o / u o (Z = 1,..., M 0 ) can be arbitrarily distributed to the pole transitions, as long as each shift angle S 1 = i - p o / u o (z = 1, ..., M 0 ) occurs exactly once in each group g. If each shift angle S 1 = i - p o / u o (z = 1, ..., M 0 ) occurs exactly once in each group g, the number of detent positions are maximum, the detent positions evenly distributed and the cogging torque at each detent position minimal. The angular distances between adjacent pole transitions of the stator vary accordingly from pole to pole. This can be used, for example, to spectrally broaden a torque ripple resulting from the different widths of the poles during a motor operation or to generate a predetermined torque curve.
Die Polübergänge am Stator einer elektrischen Maschine können auch entsprechend den Verschiebungswinkeln ε, = η - — — mit η < \ . (Gleichung 35)The Polübergänge on the stator of an electric machine can also according to the shift angles ε , = η - - - with η <\. (Equation 35)
angeordnet sein. Die Rastpositionen bilden in diesem Fall Gruppen, innerhalb derer der Winkel zwischen zwei Rastpositionen η- 360°/(Ns - NR ) beträgt, und zwischen denen entsprechende Lücken vorliegen. Innerhalb der Gruppen und zwischen den Gruppen ist ein besonders geringes Rastmoment der elektrischen Maschine erzielbar, an den Rändern der Gruppen tritt ein jeweils im Wesentlichen einseitiges Rastmoment auf.be arranged. The detent positions in this case form groups within which the angle between two detent positions is η- 360 ° / (N s -N R ), and between which there are corresponding gaps. Within the groups and between the groups, a particularly low cogging torque of the electric machine can be achieved, at the edges of the groups occurs in each case a substantially one-sided cogging torque.
Die Winkelabhängigkeit des Rastmoments der elektrischen Maschine ist eineThe angular dependence of the cogging torque of the electric machine is a
Funktion der Winkelabhängigkeiten der Rastmomente der einzelnen Polübergänge. Die Winkelabhängigkeit des Rastmoments des einzelnen Polübergangs wird durch die Breiten und Geometrien der Lücken oder Nutzschlitze zwischen den Polen des Stator und zwischen den Polen des Rotors beein- flusst. Durch eine entsprechende Ausformung der einzelnen Polübergänge anFunction of the angle dependencies of the cogging torques of the individual pole transitions. The angular dependence of the cogging torque of the individual pole transition is influenced by the widths and geometries of the gaps or payload slots between the poles of the stator and between the poles of the rotor. By a corresponding shape of the individual pole transitions
Stator und Rotor können die Winkelabhängigkeiten der Rastmomente der einzelnen Polübergänge so gestaltet werden, dass zusammen mit der hohen Zahl Ns - NR und entsprechend geringen Abstände der Rastpositionen im I- dealfall gar kein Rastmoment mehr auftritt.Stator and rotor, the angular dependencies of the cogging torques of the individual Polübergänge can be designed so that together with the high number N s - N R and correspondingly small distances of the locking positions in I-dealfall no cogging torque occurs more.
Wie bereits erwähnt sind die vorstehend beschriebenen Beispiele elektrischer Maschinen nicht auf eine Variation der Winkelabstände der Polübergänge des Stators beschränkt. Durch Vertauschen der Begriffe und Größen, die sich auf Stator und Rotor beziehen, erhält man elektrische Maschinen, bei denen die Winkelabstände der Polübergänge des Rotors variieren. Ferner können gleichzeitig die Winkelabstände der Polübergänge des Stators und die Winkelabstände der Polübergänge des Rotors variieren.As already mentioned, the examples of electrical machines described above are not limited to a variation of the angular spacings of the pole junctions of the stator. By interchanging the terms and quantities related to the stator and rotor, one obtains electrical machines in which the angular distances of the pole transitions of the rotor vary. Furthermore, the angular spacings of the pole transitions of the stator and the angular spacings of the pole transitions of the rotor can simultaneously vary.
Nachfolgend wird ein zu den vorausgehenden Ausführungen alternativer An- satz beschrieben. Dieser Ansatz beruht auf einer schrittweisen Reduzierung der Zahl u der Polübergänge des Stators, die gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen, um einen Faktor. Dieser Ansatz kann ite- riert werden bis in keiner Rotorposition gleichzeitig zwei oder mehr Polübergänge des Stators gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen.Hereinafter, an alternative approach to the previous embodiments will be described. This approach is based on a step-by-step reduction of the number u of pole transitions of the stator, which are each opposite to a pole transition of the rotor, by a factor. This approach can be used Two or more pole transitions of the stator are at the same time each opposite to a pole transition of the rotor in any rotor position.
Beispielsweise kann für beliebige elektrische Maschinen mit einer beliebigen Zahl Ns Pole des Stators, einer beliebigen Zahl NR Pole des Rotors und einer geraden Zahl u0 der Polübergänge des Stators, die gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen, (wo/2 = ggT(Ns,NR)/2G N) durch Vorsehen von nur zwei verschiedenen ZahnkopfwinkelnFor example, for any electrical machine with an arbitrary number N s poles of the stator, an arbitrary number N R poles of the rotor and an even number u 0 of the pole transitions of the stator, which are each opposite a pole transition of the rotor, (w o / 2 = gcd (N s , N R ) / 2G N) by providing only two different tooth head angles
, 360° 360° aκι =a-aN=— aN ,, 360 ° 360 ° a κι = a -a N = - a N ,
Ns U0 nr N s U 0 n r
360° 360° . aκ 2 =aS2-aN = 1 aN (Gleichung 36)360 ° 360 °. a κ 2 = a S2 -a N = 1 a N (Equation 36)
N 's U0 -nr N ' s U 0 -n r
die Zahl u0 um den Faktor 2 reduziert werden, womit gleichzeitig die Zahl der Rastpositionen nr um den Faktor 2 steigt und das Rastmoment der elektri- sehen Maschine sinkt. Dabei sind Ct^1, aS2 die modifizierten Winkelabstände zwischen den Mitten der an einen Zahnkopf angrenzenden Polübergänge bzw. Nutzschlitze und aN die Winkelbreite eines Polübergangs bzw. Nutschlitzes. Wenn die Zahl u0 ein Vielfaches von 3 ist (M0 /3 = ggT(Ns,NR)/3€ N) kann die Zahl u0 um den Faktor 3 reduziert werden, indem drei verschiedene Zahnkopfwinkelthe number u 0 is reduced by a factor of 2, whereby at the same time the number of detent positions n r increases by a factor of 2 and the cogging torque of the electric machine decreases. Ct ^ 1 , a S2 are the modified angular distances between the centers of the pole transitions or payload slots adjacent to a tooth tip and a N the angular width of a pole transition or slot slot. If the number 0 and a multiple of 3 (M 0/3 = GCD (N s, N R) / 3 € N) u can be 0 reduced by a factor of three the number by three different tooth tip angle
360° 360° aK,l =— aN >360 ° 360 ° aK, l = - a N>
NNss U0 nr 360° 360c NN s s U 0 n r 360 ° 360 c
«aAκ'T.33 ==- h---^ aN (Gleichung 37)«AA κ 'T.3 3 == - h --- ^ a N (Equation 37)
N s U0 nr N s U 0 n r
vorgesehen werden. Entsprechende Aussagen gelten, wenn die Zahl u0 ein Vielfaches von ze N, z>3 ist. Nachdem die Zahl u der Polübergänge des Stators, die gleichzeitig je einembe provided. Corresponding statements apply if the number u 0 is a multiple of ze N, z> 3. After the number u of the pole transitions of the stator, the same time one each
Polübergang des Rotors gegenüber liegen, durch Vorsehen von mehreren verschiedenen Zahnkopfwinkeln um einen entsprechenden Faktor von u0 auf u reduziert wurde, kann die verbliebene Zahl u der Polübergänge des Sta- tors, die gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen, weiterhin größer als 1 sein (u > 1 ). Die Zahl u kann in diesem Fall weiter reduziert werden, indem die (beispielsweise nach Gleichung 37 oder 38 erhaltenen) Zahnkopfwinkel aK ι weiter variiert werden. Wenn die Zahl u beispielsweise ein Vielfaches von 2 ist, kann durch erneutes Variieren der Zahnkopf- winkel aK ι entsprechend Gleichung 36Pole transition of the rotor are opposite, was reduced by providing a corresponding factor of u 0 to u by providing a plurality of different tooth angles, the remaining number u of the pole transitions of the stator, which are each opposite a pole transition of the rotor, still greater than 1 be (u> 1). In this case, the number u can be further reduced by further varying the tooth head angles α K (obtained, for example, according to Equation 37 or 38). If, for example, the number u is a multiple of 2, by varying the tooth tip angle a K ι again according to equation 36
360° a K, i ,l = aκ,t - - u - nr 360° aK l 2 = a K l +— (Gleichung 38) u - n.360 ° a K, i, l = a κ, t - - u - n r 360 ° a K l 2 = a K l + - (Equation 38) u - n.
die Zahl der Polübergänge des Stators, die gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen, erneut halbiert werden, u" ' = u'/2 .the number of pole transitions of the stator, which are each opposite to a pole transition of the rotor, be halved again, u "' = u' / 2.
Bei der Verteilung der beispielsweise mit Gleichung 36, 37 oder 38 erhaltenen Zahnkopfwinkel ist darauf zu achten, dass keine Nutpositionen entstehen, die ihr Rastmoment überlagern. Weiterhin sollte darauf geachtet werden, dass bezüglich des Flusses eine ausgeglichene Wicklung entsteht. Dabei muss nicht jeder Zahnkopfwinkel gleich oft auftreten. Um zu verifizieren, dass bei der gewählten Verteilung der Zahnkopfwinkel die Zahl der Polübergänge desWhen distributing the tooth head angle obtained, for example, with Equation 36, 37 or 38, care must be taken that no groove positions arise which superimpose their cogging torque. Furthermore, care should be taken that the flow is balanced. Not every tooth-head angle has to occur the same number of times. To verify that with the chosen distribution of the head angle the number of pole transitions of the
Stators, die gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen, nicht größer als nötig ist, können von allen resultierenden Nutpositionen V1 ganzzahlige Vielfache von δ0 = kgV{360°/Ns ,360°/NR ) bzw. ^o = kgV(2π/Ns ,2π/NR ) abgezogen werden,Stators, which are each opposite to a pole transition of the rotor, not larger than necessary, of all the resulting slot positions V 1 integer multiples of δ 0 = kgV {360 ° / N s , 360 ° / N R ) or ^ o = kgV (2π / N s , 2π / N R ) are subtracted,
V1 = V1 mod^o . (Gleichung 39) Von den so erhaltenen Nutpositionen V1 sollten nicht mehr als nötig gleich sein. Im Idealfall gilt V1 ≠ v'm\/l ≠ m bzw. V1 mod^0 ≠ vm modδ0\/l ≠ m .V 1 = V 1 mod ^ o. (Equation 39) Of the groove positions V 1 thus obtained, no more should be the same as necessary. Ideally, V 1 ≠ v 'm \ / l ≠ m or V ^ 1 mod v 0m modδ 0 \ / l ≠ m applies.
Auch der anhand der Gleichungen 36, 37 und 38 dargestellte alternative An- satz ist nicht auf eine Variation der Winkelabstände der Polübergänge desAlso, the alternative approach represented by equations 36, 37 and 38 is not based on a variation of the angular distances of the pole transitions of the
Stators beschränkt. Bei Vertauschen der Begriffe und Größen, die sich auf Stator und Rotor beziehen, resultieren Geometrien, bei denen die Winkelabstände der Polübergänge des Rotors variieren. Ferner können gleichzeitig die Winkelabstände der Polübergänge des Stators und die Winkelabstände der Polübergänge des Rotors variieren.Stators limited. By interchanging the terms and quantities relating to the stator and rotor, geometries result where the angular spacings of the pole junctions of the rotor vary. Furthermore, the angular spacings of the pole transitions of the stator and the angular spacings of the pole transitions of the rotor can simultaneously vary.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen schematische Darstellungen elektrischer Maschinen 10 jeweils in einem Querschnitt senkrecht zur Achse der elektrischen Maschine. Jede dieser elektrischen Maschinen 10 kann beispielsweise Be- standteil eines Stellantriebs einer elektrischen Servolenkung eines Kraftfahrzeugs, eines anderen Stellantriebs eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs, eines Stellantriebs für eine stationäre Anwendung oder eines Antriebs für ein Fahrzeug oder eine andere Vorrichtung sein.Figures 1 to 4 show schematic representations of electrical machines 10 each in a cross section perpendicular to the axis of the electric machine. Each of these electric machines 10 may be, for example, part of an actuator of an electric power steering system of a motor vehicle, another actuator of a land, water or aircraft, an actuator for a stationary application or a drive for a vehicle or other device.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel weist die elektrische Maschine 10 einen Stator 20 mit sechs Statorzähnen 22 und einen Rotor 30 mit vier Permanentmagneten 34 auf. Die Statorzähne 22 bilden an ihren inneren, dem Rotor 30 zugewandten Enden Pole 28. Jedem Permanentmagneten 34 des Rotors 30 ist ein Pol 38 zugeordnet, der dem Stator 20 zugewandt ist. Die Po- Ie 28 des Stators 20 weisen lineare Breiten bκ und Winkelbreiten aκ auf.In the example illustrated in FIG. 1, the electric machine 10 has a stator 20 with six stator teeth 22 and a rotor 30 with four permanent magnets 34. The stator teeth 22 form at their inner ends facing the rotor 30 poles 28. Each permanent magnet 34 of the rotor 30 is associated with a pole 38 which faces the stator 20. The polyvinyl Ie 28 of the stator 20 have widths b κ linear and angular widths a κ on.
Zwischen den Polen 28 des Stators 20 liegen Nutschlitze 26 mit der linearen Breite bN und der Winkelbreite aN . Jeder Nutzschlitz bildet einen Polübergang des Stators 20. Der Abstand zweier benachbarter Polübergänge des Stators 20 beträgt as = aκ + aN . Entsprechende Größen an den Polen des Rotors 30 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Für die in Figur 1 dargestellte Geometrie sind Ns = 6 , NR = 4 , u0 = ggT{Ns, NR) = 2 , nr = kgV{Ns, NR) = 12 . Durch Verwendung vonBetween the poles 28 of the stator 20 are slot slots 26 with the linear width b N and the angular width a N. Each payload slot forms a pole transition of the stator 20. The distance between two adjacent pole transitions of the stator 20 is a s = a κ + a N. Corresponding sizes at the poles of the rotor 30 are not shown for reasons of clarity. For the geometry shown in Figure 1, N s = 6, N R = 4, u 0 = gcd {N s , N R ) = 2, n r = kgV {N s , N R ) = 12. By using
Zahn kopfwinkelnTooth angle
aκ = as -aN = ± aN = 60°± 15° -αjV (Gleichung 40)a κ = a s -a N = ± a N = 60 ° ± 15 ° -α jV (Equation 40)
N 's U0 nr N ' s U 0 n r
kann die Zahl der Rastpositionen erhöht und das Rastmoment in jeder einzelnen Rastposition verringert werden. Dabei wird gleichzeitig die Zahl u der Polübergänge des Stators 20, die gleichzeitig je einem Polübergang des Ro- tors 30 gegenüber liegen, von 2 auf 1 reduziert.can the number of locking positions increased and the cogging torque can be reduced in each individual locking position. At the same time, the number u of the pole transitions of the stator 20, which at the same time each lie opposite a pole transition of the rotor 30, is reduced from 2 to 1.
Für Ns = 9 Statorzähne, und NR = 6 Rotorpole folgt u0 = ggT(Ns,NR ) = 3 , nr = kgV(Ns,NR ) = 18. Durch Verwendung von Zahnkopfwinkeln nach Gleichung 37,For N s = 9 stator teeth, and N R = 6 rotor poles, u 0 = gcT (N s , N R ) = 3, n r = kgV (N s , N R ) = 18. By using tooth head angles according to Equation 37,
360° 360° aκ ι = aN = 40° -6,67° -aN ,360 ° 360 ° a κ ι = a N = 40 ° -6.67 ° -a N ,
Ns U0 nr N s U 0 n r
360° aK,2 = — aN = 40 " «AM360 ° aK, 2 = - a N = 40 " « AM
360° 360° aκ 3 = + aN= 40°+ 6,67° -aN , (Gleichung 41 )360 ° 360 ° a κ 3 = + a N = 40 ° + 6.67 ° -a N , (Equation 41)
Ns U0 nr N s U 0 n r
kann bei entsprechender Verteilung der Zahnkopfwinkel erreicht werden, dass in keiner Position des Rotors gleichzeitig zwei oder mehr Polübergänge des Stators je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen, und dass alle Rastpositionen einen gleichmäßigen Winkelabstand von einander haben. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine 10 mit diesen Zahnkopfwinkeln. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie beican be achieved with a corresponding distribution of the tooth head angle that in any position of the rotor simultaneously two or more pole transitions of the stator are each opposite a pole transition of the rotor, and that all locking positions have a uniform angular distance from each other. FIG. 2 shows a schematic representation of an electric machine 10 with these tooth head angles. It will be the same reference numerals as in
Figur 1 verwendet. Die Zahnköpfe 22 sind mit Buchstaben „s", „m" und „b" gekennzeichnet, welche die Zahnkpfwinkel Ct^ 1 (schmal), aκ 2 (mittel) bzw. aκ i (breit) anzeigen. In Figur 2 sind ferner Wicklungen 24 dargestellt. DieFigure 1 used. The tooth heads 22 are identified by the letters "s", "m" and "b", which indicate the dentition angles Ct ^ 1 (narrow), a κ 2 (middle) and a κ i (wide) respectively Windings 24. The
Wicklungen 24 sind mit Ziffern „1 ", „2" und „3" gekennzeichnet, die die Zuge- hörigkeit zu den Phasen „1", „2" und „3" anzeigen. Für Ns = 12 Statorzähne, NR = 8 Rotorpole folgt u0 = ggT{Ns,NR ) = 4 , nr = kgV(Ns ,NR ) = 24 . Durch Verwendung von Zahnkopfwinkeln nach Gleichung 36,Windings 24 are labeled with digits "1", "2" and "3" indicating the membership of phases "1", "2" and "3". For N s = 12 stator teeth, N R = 8 rotor poles, u 0 = ggT {N s , N R ) = 4, n r = kgV (N s , N R ) = 24. By using tooth head angles according to Equation 36,
360° 360° aκ ι = aN = 30°- 3,75° -aN ,360 ° 360 ° a κ ι = a N = 30 ° - 3.75 ° -a N ,
Ns U0 nr N s U 0 n r
360° 360° aK 2 = ^- + ^i aN = 30° + 3,75° -aN , (Gleichung 42)360 ° 360 ° aK 2 = ^ - + ^ ia N = 30 ° + 3.75 ° -a N , (Equation 42)
Ns U0 nr N s U 0 n r
kann bei entsprechender Verteilung der Zahnkopfwinkel erreicht werden, dass in jeder Position des Rotors höchstens zwei Polübergänge des Stators gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüber liegen. Die Zahnkopfwinkel nach Gleichung 42 können nach Gleichung 38 weiter variiert werden. Es resultieren Zahnkopfwinkel, mit deren geeigneter Verteilung erreichbar ist, dass in jeder Position des Rotors höchstens ein Polübergang des Sta- tors einem Polübergang des Rotors gegenüber liegt.can be achieved with a corresponding distribution of the tooth head angle, that in each position of the rotor at most two pole transitions of the stator are each opposite to a pole transition of the rotor. The head angles according to equation 42 can be further varied according to equation 38. This results in tooth head angle, can be achieved with their proper distribution that in each position of the rotor at most one Polübergang the stator is a Polübergang of the rotor opposite.
Figur 3 zeigt ein Beispiel einer elektrischen Maschine 10 mit Ns = 12 Statorzähnen und NR = 8 Rotorpolen in Folgepolanordnung. Im Gegensatz zu den oben anhand der Figuren 1 und 2 dargestellten Beispielen weisen hier alle Pole 28 des Stators die gleiche Breite bzw. alle Paare nächst benachbarterFIG. 3 shows an example of an electric machine 10 with N s = 12 stator teeth and N R = 8 rotor poles in a follower pole arrangement. In contrast to the examples shown above with reference to FIGS. 1 and 2, all poles 28 of the stator here have the same width or all pairs of adjacent ones
Polübergänge am Stator 20 den gleichen Abstand auf, und die Abstände der Polübergänge 36 am Rotor 30 sind unterschiedlich. Hier sind die Breiten der mit Permanentmagneten 34 bestückten Pole 32 untereinander gleich während die Breiten der Folgepole 38 variieren. Buchstaben „s", „m" und „b" kennzeichnen wiederum kleine, mittlere bzw. große Abstände nächst benachbarter Polübergänge 36. Zwei an denselben mit einem Permanentmagneten 34 bestückten Pol 32 angrenzende Polübergänge 36 haben immer den mittleren Abstand, während zwei an denselben Folgepol 38 angrenzende Polübergänge 36 entweder den kleinen oder den großen Abstand aufweisen. Bei der dargestellten Geometrie liegen in jeder Rastposition des Rotors genau zwei Polübergänge 26 des Stators 20 gleichzeitig je einem Polübergang 36 des Rotors 30 gegenüber. Gegenüber einer herkömmlichen elektrischen Maschine mit symmetrischem Stator und symmetrischem Rotor sind die Anzahl der Rastpositionen verdoppelt und die Anzahl der gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüberliegenden Polübergänge des Stators halbiert. Damit ist auch das Rastmoment reduziert.Pole transitions on the stator 20 at the same distance, and the distances of the Polübergänge 36 on the rotor 30 are different. Here, the widths of the poles 32 equipped with permanent magnets 34 are equal to each other while the widths of the follower poles 38 vary. Letters "s", "m" and "b" in turn denote small, medium or large distances of adjacent pole junctions 36. Two pole junctions 36 adjacent to the same pole 32 equipped with a permanent magnet 34 always have the mean spacing while two follow the same pole In the illustrated geometry, exactly two pole transitions 26 of the stator 20 are located opposite a pole transition 36 of the rotor 30 in each detent position of the rotor Machine with symmetrical stator and symmetrical rotor, the number of detent positions are doubled and halved the number of simultaneously opposite each pole transition of the rotor pole junctions of the stator. This also reduces the cogging torque.
Figur 4 zeigt ein Beispiel einer elektrischen Maschine 10 mit Ns = 9 Statorzähnen und NR = 6 Rotorpolen. Auch bei diesem Beispiel weisen alle PoleFigure 4 shows an example of an electrical machine 10 having stator teeth 9 N s = N and R = 6 rotor poles. Also in this example all poles are pointing
28 des Stators die gleich Breite auf, und die Abstände der Polübergänge 36 am Rotor 30 sind unterschiedlich. Die Pole 32 des Rotors 30 werden hier durch die als Oberflächenmagneten ausgebildeten Permanentmagneten 34 gebildet. Polübergänge 36 werden durch Lücken zwischen den Permanentmagneten 34 gebildet. Die Permanentmagneten 34 weisen unterschiedliche Breiten auf. Buchstaben „s", „m" und „b" kennzeichnen wiederum schmale, mittlere bzw. breite Permanentmagneten 34 bzw. kleine, mittlere bzw. große Abstände nächst benachbarter Polübergänge 36. Bei der dargestellten Geometrie liegt in jeder Rastposition des Rotors nur ein Polübergang 26 des Stators 20 einem Polübergang 36 des Rotors 30 gegenüber. Gegenüber einer herkömmlichen elektrischen Maschine mit symmetrischem Stator und symmetrischem Rotor sind die Anzahl der Rastpositionen maximiert und die An- zahl der gleichzeitig je einem Polübergang des Rotors gegenüberliegenden28 of the stator on the same width, and the distances of the Polübergänge 36 on the rotor 30 are different. The poles 32 of the rotor 30 are formed here by the permanent magnets 34 formed as surface magnets. Pole transitions 36 are formed by gaps between the permanent magnets 34. The permanent magnets 34 have different widths. Letters "s", "m" and "b" in turn denote narrow, medium or wide permanent magnets 34 and small, medium or large distances of nearest adjacent pole junctions 36. In the illustrated geometry, only one pole transition 26 is located in each detent position of the rotor of the stator 20 opposes a pole transition 36 of the rotor 30. Compared with a conventional electric machine with a symmetrical stator and a symmetrical rotor, the number of latching positions is maximized and the number of simultaneously opposite each pole transition of the rotor
Polübergänge des Stators minimiert. Damit ist auch das Rastmoment in jeder Rastposition zumindest verringert. Polübergänge the stator minimized. Thus, the detent torque in each detent position is at least reduced.

Claims

Ansprüche claims
1. Elektrische Maschine (10) mit:1. Electric machine (10) with:
einem Stator (20) mit einer Mehrzahl von Polen (28);a stator (20) having a plurality of poles (28);
einem Rotor (30) mit einer Mehrzahl von Polen (32, 38);a rotor (30) having a plurality of poles (32, 38);
wobei zumindest entweder ein erster Pol (28) des Stators (20) eine Breite aufweist, die von einer Breite eines zweiten Pols (28) des Stators (20) verschieden ist, oder ein erster Pol (32, 38) des Rotors (30) eine Breite aufweist, die von einer Breite eines zweiten Pols (32, 38) des Rotors (30) verschieden ist.wherein at least one of a first pole (28) of the stator (20) has a width that is different from a width of a second pole (28) of the stator (20), or a first pole (32, 38) of the rotor (30). has a width that is different from a width of a second pole (32, 38) of the rotor (30).
2. Elektrische Maschine (10) nach dem vorangehenden Anspruch, bei der in einer Rastposition des Rotors (30), in der zumindest ein Polübergang2. Electrical machine (10) according to the preceding claim, wherein in a latching position of the rotor (30), in the at least one Polübergang
(26) des Stators (20) einem Polübergang (36) des Rotors (30) gegenüber liegt, die Zahl der Polübergänge (26) des Stators (20), die je einem Polübergang (36) des Rotors (30) gegenüber liegen, kleiner als der größte gemeinsame Teiler der Zahl der Pole (26) des Stators (20) und der Zahl der Pole (36) des Rotors (30) ist.(26) of the stator (20) is opposite a pole transition (36) of the rotor (30), the number of Polübergänge (26) of the stator (20), each opposite a pole transition (36) of the rotor (30), smaller as the largest common divisor is the number of poles (26) of the stator (20) and the number of poles (36) of the rotor (30).
3. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der in allen Rastpositionen des Rotors (30), in denen jeweils zumindest ein Polübergang (26) des Stators (20) einem Polübergang (36) des Rotors (30) gegenüber liegt, die Zahl der Polübergänge (26) des Stators3. Electrical machine (10) according to any one of the preceding claims, wherein in all locking positions of the rotor (30), in which in each case at least one pole transition (26) of the stator (20) a pole transition (36) of the rotor (30) opposite , the number of pole transitions (26) of the stator
(20), die je einem Polübergang (36) des Rotors (30) gegenüber liegen, kleiner als der größte gemeinsame Teiler der Zahl der Pole (26) des Stators (20) und der Zahl der Pole (36) des Rotors (30) ist. (20), which are each opposite a pole transition (36) of the rotor (30), smaller than the largest common divisor of the number of poles (26) of the stator (20) and the number of poles (36) of the rotor (30) is.
4. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der in allen Rastpositionen des Rotors (30), in denen jeweils zumindest ein Polübergang (26) des Stators (20) einem Polübergang (36) des Rotors (30) gegenüber liegt, die Zahl der Polübergänge (26) des Stators4. Electrical machine (10) according to one of the preceding claims, wherein in all latching positions of the rotor (30), in which in each case at least one pole transition (26) of the stator (20) a pole transition (36) of the rotor (30) opposite , the number of pole transitions (26) of the stator
(20), die je einem Polübergang (36) des Rotors (30) gegenüber liegen, gleich ist.(20), which are each a pole transition (36) of the rotor (30) opposite, is the same.
5. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der in allen Rastpositionen des Rotors (30), in denen jeweils zumindest ein Polübergang (26) des Stators (20) einem Polübergang (36) des Rotors (30) gegenüber liegt, genau ein Polübergang (26) des Stators (20) einem Polübergang (36) des Rotors (30) gegenüber liegt.5. Electrical machine (10) according to one of the preceding claims, wherein in all latching positions of the rotor (30), in which in each case at least one pole transition (26) of the stator (20) a pole transition (36) of the rotor (30) opposite , exactly one pole transition (26) of the stator (20) is opposite a pole transition (36) of the rotor (30).
6. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der alle Rastpositionen des Rotors (30) gleiche Abstände aufweisen.6. Electrical machine (10) according to any one of the preceding claims, in which all locking positions of the rotor (30) have equal distances.
7. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest entweder für jeden Pol (28) des Stators (20) oder für je- den Pol (32, 38) des Rotors (30) gilt, dass eine Differenz zwischen dem7. Electrical machine (10) according to one of the preceding claims, wherein at least either for each pole (28) of the stator (20) or for each pole (32, 38) of the rotor (30) holds that a difference between the
Winkelabstand zwischen den Mitten zweier an den Pol (28; 32, 38) angrenzender Polübergänge (26; 36) und einem Quotienten aus 360° und der Anzahl der Pole (28; 32, 38) ein ganzes Vielfaches des Quotienten aus 360° und dem Produkt der Zahl der Pole (28) des Stators (20) und der Zahl der Pole (32, 38) des Rotors (30) ist.Angular distance between the centers of two pole junctions (26, 36) adjoining the pole (28, 32, 38) and a quotient of 360 ° and the number of poles (28, 32, 38) is a whole multiple of the quotient of 360 ° and Product of the number of poles (28) of the stator (20) and the number of poles (32, 38) of the rotor (30) is.
8. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der jeweils innerhalb eines Abschnitts des Stators (20) oder des Rotors (30) mit einer Winkelbreite, die das kleinste gemeinsame Vielfache des Quotienten aus 360° und der Zahl der Pole (28) des Stators (20) und des Quotienten aus 360° und der Zahl der Pole (32, 38) des Rotors (30) ist, alle Paare nächst benachbarter Polübergänge (26; 36) den gleichen Abstand aufweisen. 8. Electrical machine (10) according to one of the preceding claims, wherein in each case within a portion of the stator (20) or the rotor (30) having an angular width which is the least common multiple of the quotient of 360 ° and the number of poles ( 28) of the stator (20) and the quotient of 360 ° and the number of poles (32, 38) of the rotor (30), all pairs of adjacent pole junctions (26; 36) have the same distance.
9. Elektrische Maschine (10) nach dem vorangehenden Anspruch, bei der alle Paare nächst benachbarter Polübergänge (26; 36) aus verschiedenen Abschnitten andere Abstände aufweisen als Paare nächst benachbarter Polübergänge (26; 36) innerhalb eines Abschnitts.An electric machine (10) according to the preceding claim, wherein all pairs of adjacent pole junctions (26; 36) of different sections are spaced apart from pairs of nearest adjacent pole junctions (26; 36) within a section.
10. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der jeweils alle Polübergänge (26; 36) innerhalb einer Gruppe von Polübergängen (26; 36), deren gegenseitiger Abstand näherungsweise ein gemeinsames Vielfaches des Quotienten aus 360° und der Zahl der Pole (28) des Stators (20) und des Quotienten aus 360° und der Zahl der10. Electrical machine (10) according to one of the preceding claims, wherein in each case all Polübergänge (26; 36) within a group of Polübergängen (26; 36) whose mutual distance is approximately a common multiple of the quotient of 360 ° and the number of Pole (28) of the stator (20) and the quotient of 360 ° and the number of
Pole (32, 38) des Rotors (30) ist, gegenüber symmetrischen Positionen, deren Abstände gemeinsame Vielfache der Quotienten aus 360° und der Zahl der Pole (28) des Stators (20) und des Quotienten aus 360° und der Zahl der Pole (32, 38) des Rotors (30) ist, unterschiedlich weit verscho- ben sind.Pole (32, 38) of the rotor (30) is, compared to symmetrical positions whose distances are common multiples of the quotients of 360 ° and the number of poles (28) of the stator (20) and the quotient of 360 ° and the number of poles (32, 38) of the rotor (30) is shifted to different degrees.
1 1. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest entweder der Stator (20) oder der Rotor (30) einen Permanentmagneten (34) umfasst.11. The electrical machine according to claim 1, wherein at least one of the stator and the rotor comprises a permanent magnet.
12. Verfahren zum Entwerfen einer elektrischen Maschine (10), mit folgenden Schritten:12. A method of designing an electrical machine (10), comprising the following steps:
Festlegen einer ersten Breite und einer zweiten Breite, die von der ersten Breite verschieden ist;Defining a first width and a second width different from the first width;
Anordnen eines Pols (26; 36) mit der ersten Breite und eines Pols (26; 36) mit der zweiten Breite an einem Stator (20) oder Rotor (30) der elektrischen Maschine (10).Arranging a pole (26; 36) of the first width and a pole (26; 36) of the second width on a stator (20) or rotor (30) of the electrical machine (10).
13. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, bei dem eine elektrische Maschine (10) nach einem der vorangehenden Vorrichtungsansprüche entworfen wird. A method according to the preceding claim, wherein an electric machine (10) is designed according to one of the preceding device claims.
14. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine (10), mit folgenden Schritten:14. A method of manufacturing an electric machine (10), comprising the following steps:
Entwerfen der elektrischen Maschine (10) nach einem Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche;Designing the electric machine (10) according to a method according to one of the preceding method claims;
Fertigen der elektrischen Maschine (10). Finishing the electric machine (10).
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