EP4248550A1 - Rotor für eine elektrische maschine - Google Patents

Rotor für eine elektrische maschine

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Publication number
EP4248550A1
EP4248550A1 EP21816003.4A EP21816003A EP4248550A1 EP 4248550 A1 EP4248550 A1 EP 4248550A1 EP 21816003 A EP21816003 A EP 21816003A EP 4248550 A1 EP4248550 A1 EP 4248550A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
delimiting
rotor
circumferential direction
recess
permanent magnet
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21816003.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tri Prabowo Sulistiyo
Jochen Weidlich
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 EP4248550A1 publication Critical patent/EP4248550A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner 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
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator

Definitions

  • the invention relates to a rotor for an electrical machine.
  • DE 102007 029 719 A1 discloses a rotor with a large number of lamellae stacked on top of one another, in which recesses are introduced for receiving permanent magnets.
  • the magnetic field of the permanent magnets forms the excitation field, which interacts with a magnetic field on the stator side, which is generated in coils that can be energized.
  • the permanent magnets are designed as buried magnets and are delimited in the recesses radially outwards, radially inwards and as well as in both circumferential directions by the material of the lamellae.
  • Cogging torques can arise in electrical machines with such rotors, which lead to torque ripples. Efforts are made to reduce the torque ripple through design measures.
  • the rotor according to the invention can be used in electrical machines such as electric motors, in particular as brushless DC motors with electronic commutation.
  • the rotor comprises a lamella package with a plurality of laminations lying on top of one another, which are preferably in the form of sheet metal laminations and are distributed over the circumference have several recesses, in each of which a permanent magnet is accommodated.
  • the recesses are located within the outer circumference of each lamella and are each radially spaced from the outer circumference.
  • the permanent magnets generate an excitation field which, during operation of the electrical machine, interacts with a stator field which is generated in the stator in coils which can be energized.
  • each lamella On the outer circumference of each lamella, the recesses are each delimited radially outwards by a boundary wall of the lamella.
  • This delimiting wall of the lamella is adjoined in the circumferential direction by delimiting webs which are formed in one piece with the delimiting wall and are radially thinner than the delimiting wall.
  • a boundary wall and a boundary web thus alternate in each case in the circumferential direction.
  • the maximum radial thickness of the boundary walls is greater than the radial thickness of the boundary webs.
  • the outside of the delimiting wall of the lamella, which delimits the recess, forms the rotor radius. Accordingly, the boundary wall has a curvature on its outside which exactly forms the rotor radius.
  • the outside of the delimiting webs adjoining in the circumferential direction lies radially inside the rotor radius and has a radial spacing from the rotor radius.
  • the permanent magnets can be placed relatively far radially outwards in the recesses, which ensures high efficiency of the electrical machine.
  • the delimiting webs due to the flattening of the delimiting webs, which are located radially inside the rotor radius and are at a radial distance from the rotor radius, there is a lower magnetic flux density at this position.
  • the air gap between the outside of the flattened delimitation ridges and the rotor radius reduces the flux density.
  • the delimiting webs are designed to be radially thinner than the delimiting wall, which delimits the recess, and are therefore magnetically saturated more quickly.
  • the outside of the delimiting webs is partially or completely straight.
  • the straightness of the narrow delimiting webs advantageously extends between two delimiting walls which follow one another in the circumferential direction and which each delimit a recess in the lamella radially outwards.
  • the outside of a delimiting web has the greatest radial distance from the rotor radius. Accordingly, the magnetic flux density is smallest at this point.
  • convex designs of the outside with an outwardly directed curvature can also be considered.
  • concave design of the outside of the delimiting webs with an inward curvature can also be considered.
  • the radial distance between the outside of the delimiting webs and the rotor radius is at least 1%, based on the rotor radius.
  • radial clearances of 2%, 3%, 4%, 5% or greater between the clearance of the outside of the delimiting lands and the rotor radius.
  • the delimiting webs overlap in the circumferential direction an end section of the permanent magnet which sits in the recess, with each delimiting web lying at a distance from the permanent magnet on both sides of the end section of the permanent magnet.
  • the boundary wall completely delimits the radially outer side of the recess and accordingly no such air space is present in the recess when the permanent magnet is inserted.
  • the delimiting webs merge into the delimiting wall at the level of the end section of the permanent magnet.
  • the delimiting web has a constant or at least approximately constant radial thickness over its length—seen in the circumferential direction. This ensures that the magnetic saturation is adjusted evenly over the length of the delimitation bar.
  • the boundary wall which is arranged between two lateral boundary webs and delimits the radially outer side of the recess, has a maximum radial extent that is at least three times the radial thickness of the boundary web. This ensures that the delimiting webs have a relatively small wall thickness.
  • the permanent magnet has a rectangular cross-sectional geometry.
  • the recess in the lamellae also has a rectangular basic cross-sectional geometry, it being possible for extensions to be present on one or more sides of the recess.
  • the recess has a longitudinal extent in the circumferential direction.
  • the extensions can be present, which are delimited radially outwards by the delimiting webs.
  • a longitudinal extent of the recess in the circumferential direction a longitudinal extent of the recess in the radial direction can also be considered.
  • FIG. 1 shows a plan view of a rotor for an electrical machine, consisting of a lamella pack with a large number of lamellae lying on top of one another, with recesses in which permanent magnets are inserted,
  • FIG. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1 in the area between two adjacent recesses, each with a permanent magnet
  • FIG. 3 shows a representation corresponding to FIG. 1, but in a design variant.
  • a rotor 1 for an electrical machine.
  • the rotor 1 comprises a disk pack with a multiplicity of axially stacked disks 2, each of which has an identical structure.
  • Each lamella 2 has a total of six rectangular recesses 3 distributed over the circumference, in each of which a permanent magnet 4 is accommodated.
  • the permanent magnets 4 have a rectangular cross-sectional geometry with a longitudinal extent in the circumferential direction.
  • the recesses 3 into which the permanent magnets 4 are inserted also have a rectangular basic cross-sectional geometry.
  • a clamping element can be used, which applies a clamping force to the permanent magnet 4 and thereby secures it in the recess 3 .
  • Each recess 3 is delimited radially outwards by a delimiting wall 7 of the lamella 2 .
  • the outside of the boundary wall 7 coincides with the outside of the rotor and accordingly has the rotor radius rR O t.
  • each boundary wall 7 is adjoined on both circumferential sides by boundary webs 8, which are also part of the outside of the rotor 1, the outside of the boundary webs 8 being set back radially .
  • the outer side of the delimiting web 8 is flattened and preferably designed to be straight over the length in the circumferential direction.
  • the delimiting bar 8 is formed in one piece with the delimiting wall 7 so that the ends of the delimiting bar 8 merge into an adjoining delimiting wall 7 .
  • the end extensions 5 of the recess 3 are overlapped radially outwards by the delimiting web 8 .
  • the delimiting web 8 also has a radially extending foot 9 with which the delimiting web 8 is formed in one piece and is connected in one piece to a central section of the lamella 2 via the delimiting web 8 .
  • the foot 9 extends between two end extensions 5 of adjacent recesses 3.
  • the radial thickness of the delimiting webs 8 is significantly less than the maximum radial thickness of the delimiting wall 7.
  • the greatest radial extension of the delimiting wall 7 is at least three times, optionally at least four times or at least five times the radial thickness of the delimiting web 8. Because of this difference, the limiting web 8 quickly into magnetic saturation.
  • the radial distance Ar between the rotor radius rR O t and the outside of the delimitation web 8 is also at least 1% of the rotor radius rRot.
  • 3 shows an embodiment variant of a rotor 1 which, just like in the first exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, is constructed from a large number of identical laminations 2 stacked on top of one another.
  • the slats 2 have the same basic structure as in the first exemplary embodiment. What is different, however, is the shape of the end extensions 5 on the recesses 3 and the extension of the delimiting webs 8, which delimit the recesses 5 together with the delimiting wall 7 radially outwards.
  • the extensions 5 and the delimiting webs 8 each overlap an end section 10 of the permanent magnet 4 in the recess 3. Accordingly, the length of the delimiting wall 7 in the circumferential direction is reduced compared to the first exemplary embodiment.
  • the additional air space formed by the enlarged design of the extension 5 on the radial outside of the permanent magnet 4 results in lower flux losses and a higher flux density, which improves efficiency.

Landscapes

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

Abstract

Ein Rotor für eine elektrische Maschine weist ein Lamellenpaket mit mehreren aufeinanderliegenden Lamellen auf, in die Permanentmagnete in Aussparungen eingebracht sind. Die Aussparungen sind radial nach außen von einer Begrenzungswand der Lamelle begrenzt, an die sich in Umfangsrichtung radial dünnere Begrenzungsstege anschließen. Die Begrenzungsstege liegen radial innerhalb und mit radialem Abstand zum Rotorradius.

Description

Beschreibung
Titel
Rotor für eine elektrische Maschine
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor ein Lamellenpaket mit mehreren aufeinanderliegenden Lamellen aufweist, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der DE 102007 029 719 A1 ist ein Rotor mit einer Vielzahl aufeinandergestapelter Lamellen bekannt, in die Aussparungen zur Aufnahme von Permanentmagneten eingebracht sind. Das Magnetfeld der Permanentmagnete bildet das Erregerfeld, das mit einem statorseitigen Magnetfeld, welches in bestrombaren Spulen erzeugt wird, zusammenwirkt. Die Permanentmagnete sind als vergrabene Magnete ausgeführt und in den Aussparungen radial nach außen, radial nach innen und sowie in beide Umfangsrichtungen von dem Material der Lamellen begrenzt.
In elektrischen Maschinen mit derartigen Rotoren können Rastmomente entstehen, die zu einer Drehmomentwelligkeit führen. Man ist bestrebt, durch konstruktive Maßnahmen die Drehmomentwelligkeit zu reduzieren.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Rotor kann in elektrischen Maschinen wie beispielsweise Elektromotoren eingesetzt werden, insbesondere als bürstenlose Gleichstrommotoren mit elektronischer Kommutierung. Der Rotor umfasst ein Lamellenpaket mit mehreren aufeinanderliegenden Lamellen, welche vorzugsweise als Blechlamellen ausgebildet sind und über den Umfang verteilt mehrere Aussparungen aufweisen, in denen jeweils ein Permanentmagnet aufgenommen ist. Die Aussparungen befinden sich innerhalb des Außenumfangs jeder Lamelle und liegen jeweils mit radialem Abstand zum Außenumfang. Die Permanentmagnete erzeugen ein Erregerfeld, das im Betrieb der elektrischen Maschine mit einem Statorfeld zusammenwirkt, welches im Stator in bestrombaren Spulen erzeugt wird.
Am Außenumfang jeder Lamelle sind die Aussparungen jeweils von einer Begrenzungswand der Lamelle radial nach außen begrenzt. An diese Begrenzungswand der Lamelle schließen sich in Umfangsrichtung jeweils Begrenzungsstege an, die einteilig mit dem Begrenzungswand und radial dünner als die Begrenzungswand ausgebildet sind. In Umfangsrichtung wechseln sich somit jeweils eine Begrenzungswand und ein Begrenzungssteg ab. Die maximale radiale Dicke der Begrenzungswände ist größer als die radiale Dicke der Begrenzungsstege.
Bei dem erfindungsgemäßen Rotor bildet die Außenseite der Begrenzungswand der Lamelle, welche die Aussparung begrenzt, den Rotorradius. Die Begrenzungswand weist dementsprechend an ihrer Außenseite eine Krümmung auf, die genau den Rotorradius bildet. Dagegen liegt die Außenseite der sich in Umfangsrichtung anschließenden Begrenzungsstege radial innerhalb des Rotorradius und weist einen radialen Abstand zum Rotorradius auf.
Mit dieser konstruktiven Ausführung werden verschiedene Vorteile erzielt. Zum einen können die Permanentmagnete verhältnismäßig weit radial außen in den Aussparungen platziert werden, wodurch eine hohe Effizienz der elektrischen Maschine gewährleistet ist. Zum andern ist aufgrund der Abflachung der Begrenzungsstege, die sich radial innerhalb des Rotorradius befinden und einen radialen Abstand zum Rotorradius aufweisen, an dieser Position eine kleinere magnetische Flussdichte gegeben. Der Luftspalt zwischen der Außenseite der abgeflachten Begrenzungsstege zum Rotorradius verringert die Flussdichte. Hinzukommt, dass die Begrenzungsstege gegenüber dem Begrenzungswand, welcher die Aussparung begrenzt, radial dünner ausgebildet sind und dementsprechend schneller magnetisch gesättigt sind. Diese Maßnahmen führen zu einer Verringerung der Rastmomente und dementsprechend zu einer Reduzierung der Drehmomentwelligkeit.
Vorteilhaft ist es außerdem, dass aufgrund der radial weit außen angeordneten Positionierung der Permanentmagnete der Rotor und damit auch die elektrische Maschine in Achsrichtung verhältnismäßig kurz baut.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die Außenseite der Begrenzungsstege teilweise oder vollständig geradflächig ausgebildet. Vorteilhafterweise erstreckt sich die Geradflächigkeit der schmalen Begrenzungsstege zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Begrenzungswänden, die jeweils eine Aussparung in der Lamelle radial nach außen begrenzen. In der Mitte zwischen den Aussparungen weist die Außenseite eines Begrenzungsstegs den größten radialen Abstand zum Rotorradius auf. Dementsprechend ist an dieser Stelle die magnetische Flussdichte am kleinsten.
Alternativ zu einer geradflächigen Ausführung der Außenseite der Begrenzungsstege kommen auch konvexe Ausführungen der Außenseite mit einer nach außen gerichteten Krümmung in Betracht. Des Weiteren ist es auch möglich, eine konkave Ausführung der Außenseite der Begrenzungsstege mit einer nach innen gerichteten Krümmung vorzusehen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung beträgt der radiale Abstand zwischen der Außenseite der Begrenzungsstege und dem Rotorradius mindestens 1 %, bezogen auf den Rotorradius. Gegebenenfalls kommen radiale Abstände von 2 %, 3 %, 4 %, 5 % oder größer zwischen dem Abstand der Außenseite der Begrenzungsstege und dem Rotorradius in Betracht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung übergreifen die Begrenzungsstege in Umfangsrichtung einen Endabschnitt des Permanentmagneten, der in der Aussparung sitzt, wobei jeder Begrenzungssteg beidseitig des Endabschnitts des Permanentmagneten jeweils auf Abstand zum Permanentmagneten liegt. Hierdurch ergibt sich vorteilhafterweise ein materialfreier Luftraum zwischen dem Begrenzungssteg und dem Permanentmagneten, der eine Erweiterung der Aussparung zur Aufnahme des Permanentmagneten darstellt. Der Luftraum stellt an dieser Position eine Flussbarriere für den Magnetfluss dar, wodurch sich geringere Flussverluste einstellen und der Wirkungsgrad weiter erhöht ist.
In alternativer Ausführung ist es auch möglich, dass die Begrenzungswand die radial außenliegende Seite der Aussparung vollständig begrenzt und entsprechend kein derartiger Luftraum in der Aussparung bei eingesetztem Permanentmagneten vorhanden ist. Die Begrenzungsstege gehen in dieser Ausführung in Höhe des Endabschnitts des Permanentmagneten in die Begrenzungswand über. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass eine flächige Abstützung des Permanentmagneten in der Aussparung über die Begrenzungswand entlang einer vollständigen Seitenfläche des Permanentmagneten gegeben ist.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist der Begrenzungssteg über seine Länge - in Umfangsrichtung gesehen - eine konstante oder eine zumindest annähernd konstante radiale Dicke auf. Dies stellt sicher, dass sich die magnetische Sättigung über die Länge des Begrenzungsstegs in gleichmäßiger Weise einstellt.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Begrenzungswand, die zwischen jeweils zwei seitlichen Begrenzungsstegen angeordnet ist und die radial außenliegende Seite der Aussparung begrenzt, eine größte radiale Erstreckung auf, die mindestens das Dreifache der radialen Dicke des Begrenzungsstegs beträgt. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Begrenzungsstege eine verhältnismäßig geringe Wandstärke aufweisen.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist der Permanentmagnet eine rechteckförmige Querschnittsgeometrie auf. Dementsprechend weist auch die Aussparung in den Lamellen eine rechteckförmige Grundquerschnittsgeometrie auf, wobei gegebenenfalls an einer oder an mehreren Seiten der Aussparung Erweiterungen vorhanden sein können. Beispielsweise ist es möglich, dass an der radial innenliegenden Seite der Aussparung eine radial nach innen weisende Erweiterung vorhanden ist, in die beispielhaft ein Klemmglied zum Festklemmen des eingesetzten Permanentmagneten einsetzbar ist. Die Aussparung besitzt, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, eine Längserstreckung in Umfangsrichtung. An den umfangsseitigen Stirnseiten der Aussparung können die Erweiterungen vorhanden sein, die radial nach außen von den Begrenzungsstegen begrenzt werden.
Alternativ zu einer Längserstreckung der Aussparung in Umfangsrichtung kommt auch eine Längserstreckung der Aussparung in Radialrichtung in Betracht.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Rotor für eine elektrische Maschine, bestehend aus einem Lamellenpaket mit einer Vielzahl aufeinanderliegender Lamellen, mit Aussparungen, in die Permanentmagnete eingesetzt sind,
Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung aus Fig. 1 im Bereich zwischen zwei benachbarten Aussparungen mit jeweils einem Permanentmagneten,
Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung, jedoch in einer konstruktiven Ausführungsvariante.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist ein Rotor 1 für eine elektrische Maschine dargestellt. Der Rotor 1 umfasst ein Lamellenpaket mit einer Vielzahl axial aufeinandergestapelter Lamellen 2, die jeweils identisch aufgebaut sind. Über den Umfang verteilt weist jede Lamelle 2 insgesamt sechs rechteckförmige Aussparungen 3 auf, in denen jeweils ein Permanentmagnet 4 aufgenommen ist. Die Permanentmagnete 4 besitzen eine rechteckförmige Querschnittsgeometrie mit Längserstreckung in Umfangsrichtung. Auch die Aussparungen 3, in die die Permanentmagnete 4 eingesetzt sind, besitzen eine rechteckförmige Grundquerschnittsgeometrie. An den umfangsseitigen Stirnseiten befindet sich in jeder Aussparung 3 eine Erweiterung 5. Darüber hinaus geht die Aussparung 3 an der radial innenliegenden Seite in eine zusätzliche Erweiterung 6 über, in die beispielsweise ein Klemmglied einsetzbar ist, welche den Permanentmagneten 4 mit einer Klemmkraft beauftragt und hierdurch in der Aussparung 3 sichert.
Jede Aussparung 3 ist radial nach außen von einer Begrenzungswand 7 der Lamelle 2 begrenzt. Die Außenseite der Begrenzungswand 7 fällt mit der Rotoraußenseite zusammen und besitzt entsprechend den Rotorradius rROt.
Wie Fig. 1 in Verbindung mit der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 2 zu entnehmen ist, schließen sich an jede Begrenzungswand 7 an beiden Umfangsseiten Begrenzungsstege 8 an, welche ebenfalls Teil der Außenseite des Rotors 1 sind, wobei die Außenseite der Begrenzungsstege 8 radial zurückversetzt ist. Die Begrenzungsstege 8, die in Radialrichtung dünner als die Begrenzungswand 7 ausgebildet sind, liegen innerhalb des Rotorradius rROt und weisen einen radial nach innen versetzten Abstand Ar gegenüber dem Rotorradius rROt auf. Die Außenseite des Begrenzungsstegs 8 ist abgeflacht und vorzugsweise über die Länge in Umfangsrichtung geradflächig ausgebildet. Der Begrenzungssteg 8 ist einteilig mit der Begrenzungswand 7 ausgebildet, so dass die Enden des Begrenzungsstegs 8 in eine angrenzende Begrenzungswand 7 übergehen.
Die stirnseitigen Erweiterungen 5 der Aussparung 3 werden von dem Begrenzungssteg 8 radial nach außen Übergriffen. Der Begrenzungssteg 8 weist außerdem einen radial verlaufenden Fuß 9 auf, mit dem der Begrenzungssteg 8 einteilig ausgebildet ist und über den Begrenzungssteg 8 einteilig mit einem zentralen Abschnitt der Lamelle 2 verbunden ist. Der Fuß 9 erstreckt sich zwischen zwei stirnseitigen Erweiterungen 5 benachbarter Aussparungen 3.
Die radiale Dicke der Begrenzungsstege 8 ist signifikant geringer als die maximale radiale Dicke der Begrenzungswand 7. Vorteilhafterweise beträgt die größte radiale Erstreckung der Begrenzungswand 7 mindestens das Dreifache, gegebenenfalls mindestens das Vierfache oder mindestens das Fünffache der radialen Dicke des Begrenzungsstegs 8. Aufgrund dieses Unterschiedes gelangt der Begrenzungssteg 8 schnell in die magnetische Sättigung. Der radiale Abstand Ar zwischen dem Rotorradius rROt und der Außenseite des Begrenzungsstegs 8 beträgt außerdem mindestens 1 % des Rotorradius rRot.. ln Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante eines Rotors 1 dargestellt, der ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 aus einer Vielzahl aufeinandergestapelter, identischer Lamellen 2 aufgebaut ist. Die Lamellen 2 weisen den gleichen Grundaufbau wie im ersten Ausführungsbeispiel auf. Unterschiedlich ist jedoch die Form der stirnseitigen Erweiterungen 5 an den Aussparungen 3 und die Erstreckung der Begrenzungsstege 8, welche die Aussparungen 5 gemeinsam mit der Begrenzungswand 7 radial nach außen begrenzen. Die Erweiterungen 5 und die Begrenzungsstege 8 übergreifen jeweils einen Endabschnitt 10 des Permanentmagneten 4 in der Aussparung 3. Dementsprechend ist die Länge der Begrenzungswand 7 in Umfangsrichtung gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel reduziert ausgeführt. Der zusätzliche Luftraum, der durch die vergrößerte Ausführung der Erweiterung 5 auf der radialen Außenseite des Permanentmagneten 4 gebildet ist, bewirkt geringere Flussverluste und eine höhere Flussdichte, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird.

Claims

- 8 - Ansprüche
1. Rotor für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor (1) ein Lamellenpaket mit mehreren aufeinanderliegenden Lamellen (2) aufweist, mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten Permanentmagneten (4), die jeweils in einer in das Lamellenpaket eingebrachten Aussparung (3) angeordnet sind, wobei die Aussparung (3) radial nach außen am Außenumfang einer Lamelle (2) von einer Begrenzungswand (7) der Lamelle (2) begrenzt ist, an die sich in Umfangsrichtung einteilig mit der Begrenzungswand (7) ausgebildete und gegenüber dem Wandabschnitt (7) radial dünnere Begrenzungsstege (8) anschließen, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite der Begrenzungswand (7) der Lamelle (2), die die Aussparung (3) begrenzt, den Rotorradius (foot) bildet, und dass die Außenseite der sich in Umfangsrichtung anschließenden Begrenzungsstege (8) radial innerhalb und mit radialem Abstand (Ar) zum Rotorradius (foot) liegt.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite der Begrenzungsstege (8) teilweise oder vollständig geradflächig ausgebildet ist.
3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand der Außenseite der Begrenzungsstege (8) zum Rotorradius (foot) mindestens 1 % des Rotorradius (r^t) beträgt.
4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsstege (8) in Umfangsrichtung einen Endabschnitt (10) des Permanentmagneten (4) in der Aussparung (3) übergreifen, wobei jeder Begrenzungssteg (8) beidseitig des Endabschnitts (10) des Permanentmagneten (4) jeweils auf Abstand zum Permanentmagneten (4) liegt.
5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswand (7) die radial außenliegende Seite der Aussparung (3) - 9 - vollständig begrenzt, wobei die Begrenzungsstege (8) in Umfangsrichtung in Höhe des Endabschnitts (10) des Permanentmagneten (4) in die Begrenzungswand (7) übergehen. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungssteg (8) über seine Länge in Umfangsrichtung eine konstante oder annähernd konstante radiale Dicke aufweist. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die größte radiale Erstreckung der Begrenzungswand (7) mindestens das Dreifache der radialen Dicke des Begrenzungsstegs (8) beträgt. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (4) eine rechteckförmige Querschnittsgeometrie aufweist. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (4) eine Längserstreckung in Umfangsrichtung aufweist. Elektrische Maschine mit einem Rotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
EP21816003.4A 2020-11-18 2021-11-18 Rotor für eine elektrische maschine Withdrawn EP4248550A1 (de)

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