WO2011072972A2 - Rotor einer elektrischen maschine - Google Patents

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WO2011072972A2
WO2011072972A2 PCT/EP2010/067684 EP2010067684W WO2011072972A2 WO 2011072972 A2 WO2011072972 A2 WO 2011072972A2 EP 2010067684 W EP2010067684 W EP 2010067684W WO 2011072972 A2 WO2011072972 A2 WO 2011072972A2
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rotor
permanent magnet
magnet
electric machine
permanent magnets
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PCT/EP2010/067684
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French (fr)
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WO2011072972A3 (de
Inventor
Barlas Turgay
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2011072972A2 publication Critical patent/WO2011072972A2/de
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    • 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]

Definitions

  • the invention is based on a rotor of an electrical machine according to the preamble of the main claim.
  • Centrifugal force due to the mass of the permanent magnet and the centrifugal force due to the mass of the rotor bar leads to stresses and forces within the disk set.
  • the maximum stresses that result from the mass of the rotor bar and from the mass of the permanent magnet occur only locally in a region of the magnetic pockets outside a bearing surface of the permanent magnet at the end of the rotor bar on the inside
  • Material elastic limit the same speeds are possible as a material with a higher material elastic limit by two separate supports are provided at least in a magnetic pocket, wherein seen in the circumferential direction of the rotor between the two supports a radial distance between the rotor bar and the
  • Permanent magnet is provided. Due to the inventive design, the centrifugal forces of the permanent magnets in the circumferential direction seen only in the edge region of
  • a gap is formed by the radial distance between the rotor bar and the permanent magnet, which is filled with air, an adhesive or an elastic material. The radial distance prevents the centrifugal forces of the
  • Permanent magnet and the rotor bar an elastic element, for.
  • plastic metal or paper, arranged to reduce voltage spikes on the support surfaces. Due to the elastic properties of this material thus, among other things, the occurring stresses are distributed over a larger area, so that thereby the voltage peaks can be reduced.
  • a support surface is provided on at least one support, which has an angle between 10 degrees and 45 degrees to a the permanent magnet facing and spaced therefrom underside of the rotor bar. In this way, the support surface has a skew.
  • the support surface tangent is pivoted with respect to the tangent to the acute angle to the effect that due to the pivoting reduces the distance between the support surface tangent and the edge sides of the permanent magnet.
  • the tangent forms in a section perpendicular to the axis of rotation a tangent to a circle with a center which is the axis of rotation.
  • a straight line through the contact point of the tangent to the circle and the axis of rotation or the center of the circle intersects a center or a center of gravity of the permanent magnet.
  • the support surface may be flat, curved, for example concave, polygonal or elliptical.
  • the electric machine is an electric motor or a generator.
  • the electric machine is a synchronous machine.
  • the electric machine comprises an electronic
  • Control circuit for energizing the coils on the stator.
  • the rotor has means for starting positioning of the rotor.
  • the rotor is mounted by means of a bearing, in particular a plain bearing or a roller bearing.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an electric machine with a rotor
  • Fig. 3 is a detail view of the rotor of FIG. 2 and
  • Fig. 4 is a highly simplified representation of a hybrid drive device.
  • an electric machine 1 according to the invention is shown, as an electric motor 2 or generator 3, for example in a hybrid drive device 21 with a
  • the hybrid drive device 21 can be used for example for driving a hybrid vehicle (not shown) and then preferably additionally has batteries 13.
  • the batteries 13 may, for example, at a standstill of the not shown
  • the motor vehicle can be moved.
  • the electric power 1 can be used to drive the electric vehicle.
  • the electric machine 1 (FIG. 1) has a shaft 5 rotating about a rotation axis 14. On the shaft 5 and a rotor body 24 made of steel lamellae 16 surrounded by an insulation, not shown, arranged in the axial direction of the axis of rotation 14 one above the other to a disk pack 7 or layered. In this case, the lamellae 16 or the lamella packet 7 have magnet pockets 6 or recesses extending in the axial direction, in which permanent magnets 15 are arranged.
  • a rotor 4 of the electric machine 1 thus comprises the shaft 5, the permanent magnets 15, the lamellae 16 and the disk pack 7. Ein
  • Housing 20 of the electric machine 1 is mounted on the shaft 5 by means of a roller bearing 19.
  • a stator 17 with electromagnet 18 (coil or winding) is arranged on the housing 20 .
  • the shaft 5 is made of steel and the blades 16 made of iron.
  • the blades 16 are surrounded with insulation (not shown). The insulation is applied to the fins 16 before they are connected to the plate pack 7.
  • FIG. 2 and 3 a section perpendicular to the axis of rotation 14 of the rotor 4 is shown.
  • magnetic pockets 6 are provided for receiving permanent magnets 15. By the magnetic pockets 6 are radially outside of each magnet pocket. 6
  • Rotor webs 32 formed, which are for example circular segment-shaped.
  • each magnet pocket 6 at least one support 25 is provided, on which the centrifugal force of the permanent magnet 15 acts at least indirectly on the rotor web 32.
  • the permanent magnets 15 are arranged in the magnetic pockets 6 of the disk set 7.
  • the permanent magnets have an upper side 10, a lower side 11 and two edge sides 12 in the section according to FIGS. 2 and 3.
  • the top 10 is directed in the radial direction outwards and the bottom 11 in the radial direction inwardly aligned.
  • two separate supports 25 are provided at least in one magnet pocket 6, wherein a radial distance 30 between the rotor web 32 and the permanent magnet 15 is provided between the two supports 25 in the circumferential direction of the rotor 4.
  • the supports 25 are in contrast to the prior art punctiform or deep in the form of lines or at least smaller than in the prior art. Between the top 10 of the permanent magnets 15 and the rotor bar 32, a gap 30 is present.
  • the gap 30 may be filled with air, but also with an adhesive or an elastic material. Even in the case of filling the gap 30 with a solid, no centrifugal force would be transmitted from the permanent magnet to the rotor bar 32, since the rotor bar 32 moves slightly outward from the permanent magnet 15 during rotation of the rotor 4 and creates a gap to the solid.
  • the permanent magnets 15 each have four corner regions 23 which have a radius, a chamfer or a bevel. At these corner regions 23, a bearing surface 26 of the permanent magnet 15 is formed. As seen in the circumferential direction of the rotor 4 at the end of the rotor bar 32, a bearing surface 25 is present on the magnet pocket 6, which forms the support 25 in sections.
  • the support surface 25 of the disk pack 15 is according to the
  • Embodiment just trained and has a skew.
  • the support surface 25 may also be arched, polygonal or elliptical.
  • the skewing means that between a Auflageenteententeente 33 on the flat support surface 25 and a tangent 31 (shown in phantom in Fig. 3) with respect to the not shown in Fig. 3
  • Rotation axis 14 of the rotor 4 an acute angle oc between 0 ° and 90 °, preferably between 10 ° and 45 °, forms.
  • the tangent 31 is a tangent 31 on a notional circle (not shown) with the center of the axis of rotation 14 of the rotor 4, wherein a notional straight line (not shown) the bearing point of the tangent 31 on the fictitious circle, the axis of rotation 14 or circle center and intersecting a center or gravity of the permanent magnet 15.
  • the skewing can also be designed so that an angle between 10 degrees and 45 degrees between the skew and a the
  • Permanent magnet 15 facing and spaced therefrom underside of the rotor bar 32 is included.
  • Permanent magnets 15 may be an elastic material 27, for example made of plastic or rubber, may be arranged.
  • the permanent magnets 15 are each with one edge either directly to the corresponding support 25 or to the elastic material 27, which is then provided on the support 25.
  • Permanent magnet 15 of the elastic material 27 may be arranged.
  • the transmission of the centrifugal force of the permanent magnet 15 thus takes place at an end portion 8 of the permanent magnets 15.
  • Permanent magnets 15 in the circumferential direction amount to only a few percent
  • End portions 8 are shown in Fig. 3 with a dashed line, wherein the extension of the end portions 8 in Fig. 3 is shown substantially larger than actually, because the
  • Lamella Pactes 7 a first terminal portion 28 and a second terminal portion 29 at.
  • the first terminal portion 28 is formed curved with a radius of curvature
  • the second terminal portion 29 is formed curved with a radius of curvature.
  • the first connection region 28 is formed between the support surface 25 and the rotor web 32 in the region of the upper side 10 of the permanent magnet 15.
  • the second connection region 29 is in this case between the bearing surface 25 of the disk set 7 and the disk set 7 in FIG.
  • Region of the edge side 12 is formed.
  • the forces resulting from the centrifugal force lead to voltage peaks on the disk set 7 in the region of the end of the magnetic pockets 6.
  • the rotor bar 32 of the disk set 7 has a mass, so that due to the land mass of the rotor bar 32, a centrifugal force occurs.
  • the resulting voltage peaks due to the ridge mass of the rotor bar 32 occur at the first connection region 28.
  • the voltage peaks due to the occurring centrifugal force of the permanent magnets 15 occurs on the disk set 7 at the second connection region 29.
  • the centrifugal forces of the permanent magnet 15 are introduced exclusively to the bearing surfaces 25 of the disk set 7 in the disk set 7. This allows the voltage spikes on the
  • Disk set 7 are distributed over two areas, namely the curved formed first terminal portion 28 and the also curved second formed Connection area 29. This division of the voltage peaks is possible in particular because of the skew of the support surface 25. Thus, the voltage spikes occurring can be reduced because the voltage spikes can be distributed not only at one area, but distributed over two areas each for the mass of the rotor bar 32 and the mass of the permanent magnet 15. This can be achieved with a same material elasticity limit of the disk set 7 higher speeds compared to a large-scale introduction of the centrifugal forces of the permanent magnet 15 as in the prior art on the top 10. This can be achieved with the same material for the disk set 7 higher speeds or in advantageously with a cheaper material with a lower material elastic limit the same speeds can be achieved.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

Rotor für eine Elektromaschine mit einem Lamellenpaket (7), das am Umfang des Rotors (4) angeordnete Magnettaschen (6) zur Aufnahme von Permanentmagneten (15) aufweist, mit radial außerhalb von jeder Magnettasche (6) gebildeten Rotorstegen (32), mit zumindest einem Auflager (25, 26) in jeder Magnettasche (6), an dem die Fliehkraft des Permanentmagneten (15) zumindest mittelbar auf den Rotorsteg (32) einwirkt, wobei zumindest in einer Magnettasche (6) zwei voneinander getrennte Auflager (25, 26) vorgesehen sind, wobei in Umfangsrichtung des Rotors (4) gesehen zwischen den beiden Auflagern (25, 26) ein radialer Abstand (30) zwischen dem Rotorsteg (32) und dem Permanentmagneten (15) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung Titel
Rotor einer elektrischen Maschine
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es sind schon Rotoren aus der US 2007/0063607 AI und der US 2004/0217666 AI bekannt, mit einem Lamellenpaket, das am Umfang des Rotors angeordnete Magnettaschen zur
Aufnahme von Permanentmagneten aufweist, mit radial außerhalb von jeder Magnettasche gebildeten Rotorstegen, mit zumindest einem Auflager in jeder Magnettasche, an dem die Fliehkraft des Permanentmagneten zumindest mittelbar auf den Rotorsteg einwirkt. Bei einer Rotationsbewegung des Rotors um eine Rotationsachse üben die Permanentmagnete auf den Rotorsteg eine Flieh- bzw. Zentrifugalkraft auf. Die Permanentmagnete liegen dabei mit einer Oberseite der Permanentmagnete im wesentlichen großflächig an den Rotorstegen an. Die
Zentrifugalkraft aufgrund der Masse des Permanentmagneten und die Zentrifugalkraft aufgrund der Masse des Rotorsteges führt zu Spannungen und Kräften innerhalb des Lamellenpaketes. Dabei treten die maximalen Spannungen, die aus der Masse des Rotorsteges und aus der Masse des Permanentmagneten resultieren, nur lokal in einem Bereich der Magnettaschen außerhalb einer Auflagefläche der Permanentmagneten am Ende des Rotorsteges innenseitig an den
Magnettaschen auf. Diese maximalen Spannungen am Ende der Rotorstege können zu einer Überschreitung der Materialelastizitätsgrenze führen, so dass die maximale Drehzahl des Rotors dadurch begrenzt ist.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Rotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass bei gleichem Material für das Lamellenpaket größere
Drehzahlen des Rotors möglich oder bei einem Material mit einer geringeren
Materialelastizitätsgrenze die gleichen Drehzahlen möglich sind wie bei einem Material mit einer höheren Materialelastizitätsgrenze, indem zumindest in einer Magnettasche zwei voneinander getrennte Auflager vorgesehen sind, wobei in Umfangsrichtung des Rotors gesehen zwischen den beiden Auflagern ein radialer Abstand zwischen dem Rotorsteg und dem
Permanentmagneten vorgesehen ist. Durch die erfindungsgemäße Ausführung werden die Fliehkräfte der Permanentmagnete in Umfangsrichtung gesehen erst im Randbereich der
Rotortaschen in die Rotorstege eingeleitet, wodurch die Permanentmagnete wegen der kleineren Hebelarme geringere Biegemomente auf die Rotorstege ausüben und diese damit mechanisch entlasten. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors möglich.
Weiterhin vorteilhaft ist, dass durch den radialen Abstand zwischen dem Rotorsteg und dem Permanentmagneten ein Spalt gebildet ist, der mit Luft, einem Klebstoff oder einem elastischen Material gefüllt ist. Durch den radialen Abstand wird verhindert, dass die Fliehkräfte der
Permanentmagnete großflächig im Bereich der Mitte der Rotorstege auf diese übertragen wird.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn an den Auflagern einer Magnettasche zwischen dem
Permanentmagneten und dem Rotorsteg ein elastisches Element, z. B. Kunststoff, Metall oder Papier, angeordnet, um Spannungsspitzen an den Auflageflächen zu reduzieren. Aufgrund der elastischen Eigenschaften dieses Werkstoffes werden somit unter anderem die auftretenden Spannungen auf eine größere Fläche verteilt, so dass dadurch die Spannungsspitzen reduziert werden können. Auch vorteilhaft ist, wenn an zumindest einem Auflager eine Auflagefläche vorgesehen ist, die einen Winkel zwischen 10 Grad und 45 Grad zu einer dem Permanentmagneten zugewandten und zu diesem beabstandeten Unterseite des Rotorsteges aufweist. Auf diese Weise weist die Auflagefläche eine Schrägung auf. Die Auflageflächentangente ist dabei bezüglich der Tangente um den spitzen Winkel dahingehend verschwenkt, dass sich aufgrund der Verschwenkung der Abstand zwischen der Auflageflächentangente und den Randseiten des Permanentmagneten verkleinert. Die Tangente bildet in einem Schnitt senkrecht zu der Rotationsachse eine Tangente an einen Kreis mit einem Mittelpunkt, der die Rotationsachse ist. Eine Gerade durch den Auflagepunkt der Tangente an den Kreis und die Rotationsachse bzw. den Kreismittelpunkt schneidet einen Mittelpunkt oder einen Schwerpunkt des Permanentmagneten. Gemäß vorteilhafter Ausführungen kann die Auflagefläche eben, gewölbt, beispielsweise konkav, polygonformig oder elliptisch ausgeführt sein.
In einer zusätzlichen Variante ist die Elektromaschine ein Elektromotor oder ein Generator.
Zweckmäßig ist die Elektromaschine eine Synchronmaschine.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Elektromaschine eine elektronische
Steuerschaltung zur Bestromung der Spulen am Stator.
Zweckmäßig weist der Rotor Mittel zur Start-Positionierung des Rotors auf.
In einer weiteren Variante ist der Rotor mittels einer Lagerung, insbesondere eine Gleitlagerung oder eine Wälzlagerung, gelagert.
Zeichnung
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Elektromaschine mit einem Rotor,
Fig. 2 eine Schnitt des Rotors senkrecht zu einer Rotationsachse,
Fig. 3 eine Detailansicht des Rotors gemäß Fig. 2 und
Fig. 4 eine stark vereinfachte Darstellung einer Hybridantriebseinrichtung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Elektromaschine 1 dargestellt, die als Elektromotor 2 oder Generator 3, beispielsweise in einer Hybridantriebseinrichtung 21 mit einem
Verbrennungsmotor 22 und der Elektromaschine 1, eingesetzt werden kann (Fig. 4). Die Hybridantriebseinrichtung 21 kann beispielsweise zum Antrieb eines Hybridfahrzeuges (nicht dargestellt) eingesetzt werden und weist dann vorzugsweise zusätzlich Batterien 13 auf. Die Batterien 13 können beispielsweise bei einem Stillstand des nicht dargestellten
Hybridfahrzeuges aufgeladen und mittels elektrischer Energie aus den Batterien 13 und der Elektromaschine 1 kann das Kraftfahrzeug bewegt werden. In einem nicht dargestellten Elektrofahrzeug ohne Verbrennungsmotor 22 kann die Elektromaschme 1 zum Antrieb des Elektrofahrzeuges eingesetzt werden.
Die Elektromaschme 1 (Fig. 1) weist eine um eine Rotationsachse 14 rotierende Welle 5 auf. An der Welle 5 bzw. einem Rotorkörper 24 aus Stahl sind von einer nicht dargestellten Isolierung umgebene Lamellen 16 in axialer Richtung der Rotationsachse 14 übereinander zu einem Lamellenpaket 7 angeordnet oder geschichtet. Die Lamellen 16 bzw. das Lamellenpaket 7 weisen dabei in axialer Richtung verlaufende Magnettaschen 6 bzw. Ausnehmungen auf, in denen Permanentmagnete 15 angeordnet sind. Ein Rotor 4 der Elektromaschme 1 umfasst somit die Welle 5, die Permanentmagnete 15, die Lamellen 16 bzw. das Lamellenpaket 7. Ein
Gehäuse 20 der Elektromaschme 1 ist mittels einer Wälzlagerung 19 an der Welle 5 gelagert. An dem Gehäuse 20 ist ein Stator 17 mit Elektromagneten 18 (Spule bzw. Wicklung) angeordnet. Vorzugsweise ist die Welle 5 aus Stahl hergestellt und die Lamellen 16 aus Eisen. Dabei sind die Lamellen 16 mit einer Isolierung umgeben (nicht dargestellt). Die Isolierung wird auf die Lamellen 16 aufgebracht, bevor diese zu dem Lamellenpaket 7 verbunden werden.
In Fig. 2 und 3 ist ein Schnitt senkrecht zu der Rotationsachse 14 des Rotors 4 dargestellt.
Am Umfang des Rotors 4 sind Magnettaschen 6 zur Aufnahme von Permanentmagneten 15 vorgesehen. Durch die Magnettaschen 6 sind radial außerhalb von jeder Magnettasche 6
Rotorstege 32 gebildet, die beispielsweise kreissegmentförmig sind. In jeder Magnettasche 6 ist zumindest ein Auflager 25 vorgesehen, an dem die Fliehkraft des Permanentmagneten 15 zumindest mittelbar auf den Rotorsteg 32 einwirkt. Die Permanentmagnete 15 sind in den Magnettaschen 6 des Lamellenpaketes 7 angeordnet.
Dabei weisen die Permanentmagnete eine Oberseite 10 eine Unterseite 11 und zwei Randseiten 12 in dem Schnitt gemäß Fig. 2 und 3 auf. Die Oberseite 10 ist dabei in radialer Richtung nach außen gerichtet und die Unterseite 11 in radialer Richtung nach innen ausgerichtet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest in einer Magnettasche 6 zwei voneinander getrennte Auflager 25 vorgesehen sind, wobei in Umfangsrichtung des Rotors 4 gesehen zwischen den beiden Auflagern 25 ein radialer Abstand 30 zwischen dem Rotorsteg 32 und dem Permanentmagneten 15 vorgesehen ist. Die Auflager 25 sind im Gegensatz zum Stand der Technik punktförmig bzw. in der Tiefe linienförmig oder zumindest kleinflächiger als im Stand der Technik ausgebildet. Zwischen der Oberseite 10 der Permanentmagnete 15 und dem Rotorsteg 32 ist ein Spalt 30 vorhanden. Aufgrund des Spaltes 30 wird zwischen der Oberseite 10 und dem Rotorsteg 32 bei einer Rotationsbewegung des Rotors 4 von dem Permanentmagneten 15 auf den Rotorsteg 32 keine Zentrifugalkraft übertragen, weil kein Kontakt zwischen dem Permanentmagneten 15 und dem Rotorsteg 32 vorhanden ist. Der Spalt 30 kann mit Luft, aber auch mit einem Klebstoff oder einem elastischen Material gefüllt sein. Selbst im Falle der Befüllung des Spaltes 30 mit einem Feststoff würde keine Fliehkraft vom Permanentmagneten auf den Rotorsteg 32 übertragen werden, da der Rotorsteg 32 sich bei der Rotation des Rotors 4 leicht nach außen vom Permanentmagneten 15 wegbewegt und einen Spalt zum Feststoff entstehen lässt.
Zwischen den beiden Randseiten 12 und der Magnettasche 6 ist ein weiterer Spalt 30 vorhanden (Fig. 3).
Die Permanentmagnete 15 weisen jeweils vier Eckbereiche 23 auf, die einen Radius, eine Fase oder eine Schräge aufweisen. An diesen Eckbereichen 23 ist eine Auflagefläche 26 des Permanentmagneten 15 gebildet. In Umfangsrichtung des Rotors 4 gesehen am Ende des Rotorsteges 32 ist eine Auflagefläche 25 an der Magnettasche 6 vorhanden, die abschnittsweise das Auflager 25 bildet. Die Auflage fläche 25 des Lamellenpaketes 15 ist gemäß dem
Ausführungsbeispiel eben ausgebildet und weist eine Schrägung auf. Die Auflagefläche 25 kann aber auch gewölbt, polygonförmig oder elliptisch ausgeführt sein. Die Schrägung bedeutet, dass sich zwischen einer Auflageflächentangente 33 an der ebenen Auflagefläche 25 und einer Tangente 31 (in Fig. 3 strichliert dargestellt) bezüglich der nicht in Fig. 3 dargestellten
Rotationsachse 14 des Rotors 4 ein spitzer Winkel oc zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 10° und 45°, ausbildet. Dabei ist die Tangente 31 eine Tangente 31 an einem fiktiven Kreis (nicht dargestellt) mit dem Mittelpunkt der Rotationsachse 14 des Rotors 4, wobei eine fiktive Gerade (nicht dargestellt) den Auflagepunkt der Tangente 31 auf dem fiktiven Kreis, die Rotationsachse 14 bzw. Kreismittelpunkt und einen Mittelpunkt oder einen Schwerpunkt des Permanentmagneten 15 schneidet. Die Schrägung kann aber auch so ausgebildet sein, dass ein Winkel zwischen 10 Grad und 45 Grad zwischen der Schrägung und einer dem
Permanentmagneten 15 zugewandten und zu diesem beabstandeten Unterseite des Rotorsteges 32 eingeschlossen ist.
Zwischen dem Auflager 25 und der Auflagefläche 26 als Eckbereich 23 des
Permanentmagneten 15 kann ein elastischer Werkstoff 27, beispielsweise aus Kunststoff oder Gummi, angeordnet sein. Die Permanentmagnete 15 liegen jeweils mit einer Kante entweder unmittelbar an dem entsprechenden Auflager 25 oder an dem elastischen Werkstoff 27 an, der dann an dem Auflager 25 vorgesehen ist.
Die gesamte auf den Permanentmagneten 15 bei einer Rotationsbewegung des Rotors 4 wirkende Zentrifugalkraft wird dabei an den beiden Eckbereichen 23 über die Auflager 25 auf das Lamellenpaket 7 übertragen. Um dabei mögliche Spannungsspitzen zu reduzieren, kann zwischen den Auflagern 25 der Magnettasche 6 und der Auflagefläche 26 des
Permanentmagneten 15 der elastische Werkstoff 27 angeordnet sein. Die Übertragung der Zentrifugalkraft des Permanentmagneten 15 erfolgt somit an einem Endabschnitt 8 der Permanentmagnete 15. Die Ausdehnung der Endabschnitte 8 der
Permanentmagnete 15 in Umfangsrichtung betragen nur wenige Prozent einer
Gesamtausdehnung 9 der Permanentmagnete 15 in Umfangsrichtung. Die Enden der
Endabschnitte 8 sind in Fig. 3 mit einer strichlierten Gerade dargestellt, wobei die Ausdehnung der Endabschnitte 8 in Fig. 3 wesentlich größer dargestellt ist als tatsächlich, weil die
Übertragung der Zentrifugalkräfte an den Eckebereichen 23 bezüglich einer Ausdehnung der Permanentmagnete 15 in Umfangsrichtung nur in einem sehr kleinen Bereich auftritt.
In Umfangsrichtung betrachtet schließen sich an die ebene Auflagefläche 25 des
Lamellenpaktes 7 ein erster Anschlussbereich 28 und ein zweiter Anschlussbereich 29 an. Der erste Anschlussbereich 28 ist gekrümmt mit einem Krümmungsradius ausgebildet und auch der zweite Anschlussbereich 29 ist gekrümmt mit einem Krümmungsradius ausgebildet. Der erste Anschlussbereich 28 ist dabei zwischen der Auflagefläche 25 und dem Rotorsteg 32 im Bereich der Oberseite 10 des Permanentmagneten 15 ausgebildet. Der zweite Anschlussbereich 29 ist dabei zwischen der Auflagefläche 25 des Lamellenpaketes 7 und dem Lamellenpaket 7 im
Bereich der Randseite 12 ausgebildet. Die aus der Zentrifugalkraft resultierenden Kräfte führen zu Spannungsspitzen an dem Lamellenpaket 7 im Bereich des Endes an den Magnettaschen 6. Der Rotorsteg 32 des Lamellenpaketes 7 weist eine Masse auf, so dass aufgrund der Stegmasse des Rotorsteges 32 eine Zentrifugalkraft auftritt. Die daraus resultierenden Spannungsspitzen aufgrund der Stegmasse des Rotorsteges 32 treten dabei an dem ersten Anschlussbereich 28 auf. Die Spannungsspitzen aufgrund der auftretenden Zentrifugalkraft der Permanentmagnete 15 tritt an dem Lamellenpaket 7 an dem zweiten Anschlussbereich 29 auf. Die Zentrifugalkräfte des Permanentmagneten 15 werden ausschließlich an den Auflageflächen 25 des Lamellenpaketes 7 in das Lamellenpaket 7 eingeleitet. Dadurch können die Spannungsspitzen an dem
Lamellenpaket 7 auf zwei Bereiche verteilt werden, nämlich dem gekrümmt ausgebildeten ersten Anschlussbereich 28 und dem ebenfalls gekrümmt ausgebildeten zweiten Anschlussbereich 29. Diese Aufteilung der Spannungsspitzen ist dabei insbesondere wegen der Schrägung der Auflagefläche 25 möglich. Damit können die auftretenden Spannungsspitzen reduziert werden, weil die Spannungsspitzen nicht nur an einem Bereich, sondern verteilt auf zwei Bereiche jeweils für die Masse des Rotorsteges 32 und die Masse des Permanentmagneten 15 verteilt werden kann. Dadurch können bei einer gleichen Materialelastizitätsgrenze des Lamellenpaketes 7 höherer Drehzahlen erreicht werden gegenüber einem großflächigen Einleiten der Zentrifugalkräfte des Permanentmagneten 15 wie im Stand der Technik an der Oberseite 10. Damit können mit dem gleichen Material für das Lamellenpaket 7 höherer Drehzahlen erreicht werden oder in vorteilhafterweise mit einem preiswerteren Material mit einer geringeren Materialelastizitätsgrenze die gleichen Drehzahlen erreicht werden.
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Rotor 4 und der erfindungsgemäßen Elektromaschine 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die auftretenden maximalen Spannungen aufgrund der Zentrifugalkräfte des Rotorsteges 32 und des Permanentmagneten 15 sind auf den ersten und zweiten Anschlussbereich 28 und 29 des Lamellenpaketes 7 verteilt. Die maximale Spannungen an dem Lamellenpaket 7 aufgrund der Zentrifugalkräfte des Rotorsteges 32 und des Permanentmagneten 15 können damit reduziert werden, weil diese auf zwei Teilbereiche, nämlich dem ersten und zweiten Anschlussbereich 28 und 29, verteilt sind.

Claims

Ansprüche
1. Rotor für eine Elektromaschine mit einem Lamellenpaket (7), das am Umfang des Rotors (4) angeordnete Magnettaschen (6) zur Aufnahme von Permanentmagneten (15) aufweist, mit radial außerhalb von jeder Magnettasche (6) gebildeten Rotorstegen (32), mit zumindest einem Auflager (25) in jeder Magnettasche (6), an dem die Fliehkraft des Permanentmagneten (15) zumindest mittelbar auf den Rotorsteg (32) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einer Magnettasche (6) zwei voneinander getrennte Auflager (25) vorgesehen sind, wobei in Umfangsrichtung des Rotors (4) gesehen zwischen den beiden Auflagern (25) ein radialer Abstand (30) zwischen dem Rotorsteg (32) und dem Permanentmagneten (15) vorgesehen ist.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflager (25) punktförmig oder zumindest kleinflächig ausgebildet sind.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (15) jeweils mit einer Kante an dem entsprechenden Auflager (25) anliegen.
4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (15) an ihren Kanten einen Radius, eine Fase oder eine Schräge aufweisen.
5. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorsteg (32) kreissegmentförmig ausgebildet ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den radialen Abstand (30) zwischen dem Rotorsteg (32) und dem Permanentmagneten (15) ein Spalt (30) gebildet ist, der mit Luft, einem Klebstoff oder einem elastischen Material gefüllt ist.
7. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Auflagern (25) einer Magnettasche (6) zwischen dem Permanentmagneten (15) und dem Rotorsteg (32) ein elastisches Element (27) zum Abbau von Spannungsspitzen vorgesehen ist.
8. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an
zumindest einem Auflager (25) eine Auflagefläche vorgesehen ist, die einen Winkel (oc) zwischen 10 Grad und 45 Grad zu einer dem Rotorsteg (32) zugewandten Oberseite (10) des Permanentmagneten (15) aufweist.
9. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an
zumindest einem Auflager (25) eine Auflagefläche vorgesehen ist, die einen Winkel zwischen 10 Grad und 45 Grad zu einer dem Permanentmagneten (15) zugewandten und zu diesem beabstandeten Unterseite des Rotorsteges (32) aufweist.
10. Rotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche eben oder
gewölbt oder polygonförmig oder elliptisch ausgeführt ist.
11. Elektromaschine (1), umfassend einen Stator (17), vorzugsweise mit Elektromagneten (18), einen Rotor (4), von dem um eine Rotationsachse (6) eine Rotationsbewegung ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) als ein Rotor (4) gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
12. Hybridantriebseinrichtung (21) mit einem Verbrennungsmotor (23) und einer
Elektromaschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (1) gemäß Anspruch 14 ausgebildet ist und/oder die Elektromaschine (1) einen Rotor (4) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 13 umfasst.
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