WO2020169291A1 - Kavitätenstruktur für permanenterregte elektrische maschinen mit eingebetteten magneten - Google Patents

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WO2020169291A1
WO2020169291A1 PCT/EP2020/051349 EP2020051349W WO2020169291A1 WO 2020169291 A1 WO2020169291 A1 WO 2020169291A1 EP 2020051349 W EP2020051349 W EP 2020051349W WO 2020169291 A1 WO2020169291 A1 WO 2020169291A1
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rotor
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air gap
magnetic
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PCT/EP2020/051349
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Norman Borchardt
Korbinian KOENIG-PETERMAIER
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • 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
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    • 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]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
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    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a rotor for a permanently excited electrical machine with at least two rotor poles arranged adjacent to one another in the circumferential direction of the rotor.
  • the rotor comprises a rotor iron, which per rotor pole has at least one cavity extending axially through the rotor iron, with respective webs extending in the circumferential direction being formed in the radial direction between the cavities and an outside of the rotor iron.
  • the rotor comprises a permanent magnet arrangement embedded in the rotor iron for generating a magnetic air gap flux density in an air gap of the electrical machine that is radially adjacent to the outside of the rotor iron.
  • Permanent magnet arrangement has for each rotor pole at least one permanent magnet arranged in the respective cavity.
  • the invention also relates to a permanently excited electrical machine and a motor vehicle.
  • permanent-magnet electrical machines for motor vehicles.
  • Such machines can be used, for example, as drive machines for electrically drivable motor vehicles, that is to say electric or hybrid vehicles.
  • Permanently excited electrical machines have a stationary mounted stator with stator windings that can be energized and a rotor with a permanent magnet arrangement that is rotatably mounted relative to the stator.
  • the permanent magnet arrangement can for example be surface magnets or embedded or buried
  • a behavior for example a torque and a power loss
  • Chained scattering of the permanent magnets influence the qualitative and quantitative course of the magnetic air gap flux density.
  • a scatter in the form of a magnetic leakage flux which does not flow through the stator or its winding, does not contribute to the generation of torque and therefore reduces the amplitude and influences the shape of the basic sinusoidal harmonic that generates useful torque.
  • a scatter in the form of a harmonic leakage flux superimposes the useful torque-forming, sinusoidal basic harmonics with harmonic waves. These harmonic waves are responsible for an additional power loss in the active parts and thus for additional heating of the electrical machine. In addition, the harmonic waves cause additional ripples or irregularities in the torque.
  • WO 2012/101083 A2 discloses a permanently excited synchronous machine.
  • the synchronous machine comprises a stator which has a winding system which is arranged in slots of a laminated core of the stator, the slots facing an air gap existing between the stator and a rotor.
  • the rotor has permanent magnets which form an even number of poles, each pole having at least three permanent magnets viewed in the circumferential direction. The radial height and the remanence of the permanent magnets decrease starting from the center of a pole to the ends of the respective pole when viewed in the circumferential direction and the coercive field strength of the
  • Permanent magnet increases from the center of the pole to the ends of the pole. According to the prior art, the course of the air gap flux density is influenced by the material and geometry of the permanent magnets.
  • a rotor according to the invention for a permanent-magnet electrical machine has at least two rotor poles arranged adjacent to one another in the circumferential direction of the rotor.
  • the rotor has a rotor iron which has at least one per rotor pole has axially extending through the rotor iron cavity on. In the radial direction between the cavities and an outside of the rotor iron, respective webs extending in the circumferential direction are formed.
  • the rotor also includes a permanent magnet arrangement embedded in the rotor iron for generating a magnetic air gap flux density in an air gap of the electrical machine adjoining the outside of the rotor iron.
  • the permanent magnet arrangement has for each rotor pole at least one permanent magnet arranged in the respective cavity of the rotor pole.
  • Magnetic air gap flux densities are alternately magnetic in each rotor pole in the at least one associated web along the circumferential direction
  • the magnetic flux guide sections are formed by rotor iron areas.
  • the magnetic flux blocking sections are designed to guide a magnetic flux of the associated permanent magnet within the respective adjacent magnetic flux guiding section and have, for example, along the
  • the invention also relates to a permanently excited electrical machine with a stator and a rotor according to the invention that is rotatably mounted with respect to the stator, an air gap being formed between the rotor and the stator.
  • the air gap is therefore along the radial direction between the rotor and the stator.
  • the electric machine can be used, for example, as an electric traction machine for an electrically drivable motor vehicle.
  • the electrical machine has the stator, which has a stator iron or stator lamination stack with grooves arranged equidistantly in the circumferential direction. Stator windings that can be energized are arranged in the grooves facing the air gap between stator and rotor.
  • the rotor is rotatably mounted in an interior enclosed by the hollow cylindrical stator lamination packet.
  • the air gap is formed between an inner side of the stator facing the interior and having the grooves and the outer side of the rotor iron.
  • the rotor iron or rotor lamination packet is in particular also designed in the shape of a hollow cylinder and has an inside facing the axis of rotation and an outside facing the air gap.
  • the inside encloses a rotor shaft which extends axially along the axis of rotation and which is thus fixed against rotation with the rotor connected is.
  • the rotor has at least two rotor poles, each rotor pole being assigned a sector of the rotor iron. Two adjacent alternating rotor poles in the form of a magnetic south pole and a magnetic north pole form a pole pair. At least one permanent magnet is arranged in each sector.
  • the permanent magnets are embedded or buried magnets which are arranged in the cavities of the rotor iron. It can be provided that each rotor pole has a cavity with a permanent magnet.
  • the permanent magnet can also be a divided permanent magnet, so that two partial permanent magnets are arranged in a cavity separated from one another by an air gap. It can also be provided that a rotor pole has at least two cavities which are adjacent to one another in the circumferential direction, a permanent magnet being arranged in each cavity.
  • the cavity extending axially through the laminated core is completely surrounded by rotor iron material in the radial direction and in the circumferential direction, it is located in the radial direction between the cavity and the outside of the rotor iron facing the air gap and thus between the permanent magnet arranged in the cavity and the air gap Rotor iron material.
  • This rotor iron material forms the webs or bridges, which extend in the circumferential direction. The webs are therefore in the radial direction above the permanent magnets. The magnetic flux between the permanent magnet and the air gap is conducted via these webs.
  • the fundamental harmonics of the magnetic air gap flux density should in particular have a sinusoidal profile.
  • the at least one web in each rotor pole is divided into magnetic flux guiding sections and magnetic flux blocking sections.
  • the magnetic flux guide sections and the magnetic flux blocking sections are arranged alternately along the circumferential direction and thus along an extension direction of the web.
  • magnetic flux blocking sections form a magnetic flux blocking structure and the magnetic flux guide sections form a magnetic one
  • the magnetic flux blocking sections can thereby be arranged equidistant or non-equidistant from one another.
  • a number and a geometry of magnetic flux blocking sections per rotor pole can also be selected as desired.
  • the magnetic flux barrier sections have a significantly greater reluctance or a significantly greater magnetic resistance compared to the rotor iron.
  • the magnetic flux blocking sections act as magnetic resistors, which can influence an orientation of the magnetic flux in the adjacent magnetic flux guide sections and thus a concentration of the magnetic flux.
  • the magnetic flux blocking sections are preferably magnetically, in particular also electrically, insulating. As a result, the magnetic flux blocking sections act over their radial length as magnetic barriers in the circumferential direction for the magnetic flux conducted in the adjacent magnetic flux guiding section. The greater the radial length of the magnetic
  • the flux blocking portions the less the magnetic flux can spread along the circumferential direction and the more the magnetic flux is concentrated along the radial direction.
  • Flux blocking sections along the circumferential direction starting from a rotor pole center to rotor pole edges preferably have decreasing radial lengths.
  • the center of the rotor pole thus has the magnetic flux blocking section (s) with the greatest radial length.
  • the magnetic flux, which results in harmonic scattering of harmonics should, however, be deflected along the circumferential direction and thus rotor scattering is generated instead, so that the magnetic flux blocking sections there are the least have radial lengths.
  • each rotor pole can be designed to be axially symmetrical or axially asymmetrical to the rotor pole center. Also the radial lengths are magnetic
  • Flow barrier sections less than a radial thickness of the ridge.
  • the flow barrier sections therefore do not penetrate the outside of the rotor iron.
  • the course of the magnetic air gap flux density can be influenced in the circumferential direction.
  • the course of the magnetic air gap flux density can be approximated to a sine wave.
  • Permanent magnets are arranged, the magnetic fluxes generated there can be deflected. In this way, harmonic waves in the course of the magnetic air gap flux density and thus losses can be reduced. In addition, the increased concentration of the magnetic flux in the radial direction in the
  • Air gap flux density gradient increased.
  • the torque of the electrical machine can thus be increased in an advantageous manner.
  • the permanent magnets are arranged in a V arrangement. Any angle of the V arrangement can be used.
  • the permanent magnets can be oriented tangentially with respect to the axis of rotation.
  • the angle of the V arrangement is 180 °, for example.
  • the permanent magnets can also be oriented radially with respect to the axis of rotation.
  • the angle of the V arrangement can be less than 90 °, for example.
  • the magnetization of the permanent magnets is in particular oriented normal to a magnet's longitudinal axis. In the tangential arrangement of the permanent magnets, the magnetization is therefore oriented essentially radially to the axis of rotation. With the radial arrangement of the permanent magnets, the magnetization is therefore oriented essentially tangentially to the axis of rotation.
  • a radial width of the webs decreases starting from the rotor pole center in the direction of the rotor pole edges. At the web edges adjacent to the rotor pole edges, adjoining which the edges of the permanent magnets are arranged, the radial width of the web is therefore smallest.
  • these are deflected by means of the short magnetic flux blocking sections arranged near the rotor pole edges, so that the harmonic harmonics in the course of the magnetic air gap flux density be reduced.
  • the permanent magnets are tangential with respect to the axis of rotation of the rotor and a surface of the permanent magnets facing the outside of the rotor iron is convexly curved.
  • the cavities have a concavely curved inner side corresponding to the convexly curved surface, through which the associated webs in the circumferential direction an im
  • Permanent magnet is abutting against the concave inside of the cavity
  • a shape of the web is influenced by the concave inside of the cavity, which extends in particular parallel to the outside of the rotor iron.
  • the webs are thus arcuate and point in
  • the sinusoidal shape of the magnetic air gap flux density profile is favored in an advantageous manner, whereby the amplitude of the fundamental harmonics can be increased and the amplitudes of the harmonic waves can be reduced by the magnetic flux blocking sections.
  • Flux blocking sections designed as cavities which extend axially through the rotor iron in the respective web. Cavities are cavities or
  • the flow barrier structure is therefore designed as a cavity structure.
  • the web sections made of rotor iron material form the magnetic flux guide sections.
  • Magnetic flux blocking sections designed as cavities are particularly easy to manufacture in the rotor iron.
  • the radial lengths of the cavities are in particular chosen so that the outside of the rotor iron is not pierced, but rather has a closed surface.
  • the cavities reduce the volume and weight of the rotor iron. As a result, costs can be saved in an advantageous manner.
  • the cavities are filled with a support material to increase the mechanical stability of the rotor.
  • a support material can be a plastic, for example.
  • the support material is in particular magnetically and electrically insulating. By means of the support material, it can be prevented that, when the rotor rotates about the axis of rotation in the radial direction, the
  • Centrifugal force acting on the rotor iron sections in the area of the webs destroys the rotor iron.
  • the invention also includes a motor vehicle with a permanently excited electrical machine according to the invention.
  • the motor vehicle is in particular a Electric or hybrid vehicle and assigns the electric machine as electric
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a sector of a
  • Machines according to FIG. 1 and an electrical machine according to the prior art are Machines according to FIG. 1 and an electrical machine according to the prior art.
  • the electrical machine 1 shows a sectional illustration of a sector of an embodiment of a permanently excited electrical machine 1 according to the invention.
  • the electrical machine 1 can be designed, for example, as an electrical traction machine of an electrically drivable motor vehicle, not shown here.
  • the electric machine 1 comprises a stator 2 and one with respect to the stator 2 by one
  • the stator 2 and the rotor 3 are arranged at a distance from one another, forming an air gap 4.
  • the stator 2 has a stator core 5 with a plurality of grooves 6 distributed in the circumferential direction U, in which windings 7 of the stator 2 can be energized to produce a Rotating field are arranged.
  • the stator 3 can be excited to rotate about the axis of rotation A through this rotating field.
  • the rotor 3 has at least two rotor poles P, a rotor pole P being shown here in the form of a magnetic north pole, for example.
  • a rotor pole P (not shown here) in the form of a magnetic south pole follows the magnetic north pole.
  • the rotor 3 has a rotor iron 8 or a laminated core which has an outer side 9 facing the air gap 4.
  • each rotor pole P has at least one cavity 10, which extends in an axial direction along the
  • Axis of rotation A oriented direction extends through the rotor iron 8.
  • a permanent magnet 11 is arranged, which with the
  • This embedded permanent magnet arrangement generates a magnetic flux density or air gap flux density in the air gap 4, the course of which influences an operation of the electrical machine 1.
  • the profile of the air gap flux density influences a size and a ripple of the torque of the electrical machine 1 as well as power losses of the electrical machine 1.
  • the permanent magnet 11 is here a tangentially arranged magnet extending in the circumferential direction U with a magnet oriented along the radial direction R.
  • the permanent magnet 11 here also has a shape which has a convex surface 12 which is curved in the direction of the air gap 4. In the radial direction R there is a web 13 in the rotor iron 8 between the cavity 10 and the air gap 4. The magnetic flux between the air gap 4 and the permanent magnet 11 is conducted via this web 13. To the course of the resulting from the magnetic flux of the permanent magnets 11 magnetic
  • each rotor pole P has magnetic
  • Flux blocking portions 14 and the magnetic flux guide portions 15 one
  • the magnetic flux blocking sections 14 are spaced apart in the circumferential direction U and are arranged distributed over a length of the web 13, a magnetic flux guide section 15 each lying between two magnetic flux blocking sections 14.
  • the magnetic flux blocking sections 14 are designed to guide the magnetic flux in the adjoining magnetic flux guide sections 15 of the web 13.
  • the magnetic flux blocking sections 14 are in particular magnetically insulating and thus form barriers or blocks for the magnetic flux in the circumferential direction U. The magnetic flux is therefore guided via the magnetic flux guide sections 15, but not via the magnetic flux blocking sections 14. However, the magnetic flux blocking sections 14 can influence a direction of the magnetic flux in the magnetic flux guide sections 15.
  • a blocking effect in the circumferential direction U is greater in the rotor pole center PM than at the rotor pole edges PR.
  • the magnetic flux is thus concentrated in the radial direction R in the rotor pole center PM and is guided in the direction of the air gap 4 via the magnetic flux guide section (s) 15 arranged in the rotor pole center PM.
  • the magnetic flux is selectively scattered at the rotor pole edges PR, that is, it is also deflected in the circumferential direction U.
  • the magnetic flux barrier sections 14 are designed as cavities 16, which extend in the axial direction A at least in regions through the rotor iron 8.
  • the magnetic flux guide sections 15 are partial areas of the rotor iron 8 within the web 13.
  • Flux blocking sections and magnetic flux guide sections shown qualitatively. Due to the magnetic flux blocking sections 14 and magnetic flux guide sections 15 and their concentration effect in the rotor pole center PM, an amplitude B1 of the rotor 3 according to the invention is also compared to an amplitude BO of the conventional rotor. This increased amplitude B1 results in a higher torque of the electrical machine 1.

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  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (3) für eine permanenterregte elektrische Maschine (1) mit zumindest zwei Rotorpolen (P), aufweisend - ein Rotoreisen (8), welches pro Rotorpol (P) zumindest einen Hohlraum (10) aufweist, wobei in radialer Richtung (R) zwischen den Hohlräumen (10) und einer Außenseite (9) des Rotoreisens (8) Stege (13) ausgebildet sind, und - eine eingebettete Permanentmagnetanordnung zur Erzeugung einer magnetischen Luftspaltflussdichte, welche pro Rotorpol (P) zumindest einen Permanentmagneten (11) in dem jeweiligen Hohlraum (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beeinflussung eines Verlaufs der magnetischen Luftspaltflussdichte in dem zumindest einen Steg (13) jedes Rotorpols (P) entlang der Umfangsrichtung (u) abwechselnd magnetische Flusssperrabschnitte (14) und magnetische Flussführungsabschnitte (15) angeordnet sind, wobei die magnetischen Flusssperrabschnitte (15) zum Leiten eines magnetischen Flusses innerhalb des benachbarten magnetischen Flussführungsabschnitts (15) ausgelegt sind und in Umfangsrichtung (U) ausgehend von einer Rotorpol mitte (PM) zu Rotorpolrändern (PR) unterschiedliche Geometrien aufweisen. Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Maschine sowie ein Kraftfahrzeug.

Description

Kavitätenstruktur für permanenterregte elektrische Maschinen mit eingebetteten
Magneten
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine permanenterregte elektrische Maschine mit zumindest zwei, in Umfangsrichtung des Rotors benachbart zueinander angeordneten Rotorpolen. Der Rotor umfasst ein Rotoreisen, welches pro Rotorpol zumindest einen sich axial durch das Rotoreisen hindurch erstreckenden Hohlraum aufweist, wobei in radialer Richtung zwischen den Hohlräumen und einer Außenseite des Rotoreisens jeweilige, sich in Umfangsrichtung erstreckende Stege ausgebildet sind. Außerdem umfasst der Rotor eine in das Rotoreisen eingebettete Permanentmagnetanordnung zur Erzeugung einer magnetischen Luftspaltflussdichte in einem an die Außenseite des Rotoreisens radial angrenzenden Luftspalt der elektrischen Maschine. Die
Permanentmagnetanordnung weist für jeden Rotorpol zumindest einen, in dem jeweiligen Hohlraum angeordneten, Permanentmagneten auf. Die Erfindung betrifft außerdem eine permanenterregte elektrische Maschine sowie ein Kraftfahrzeug.
Vorliegend richtet sich das Interesse auf permanenterregte elektrische Maschinen für Kraftfahrzeuge. Solche Maschinen können beispielsweise als Antriebsmaschinen für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, also Elektro- oder Hybridfahrzeuge, eingesetzt werden. Permanenterregte elektrische Maschinen weisen einen ortsfest gelagerten Stator mit bestrombaren Statorwicklungen sowie einen bezüglich des Stators drehbar gelagerten Rotor mit einer Permanentmagnetanordnung auf. Die Permanentmagnetanordnung kann beispielsweise Oberflächenmagnete oder eingebettete bzw. vergrabene
Permanentmagnete aufweisen, welche in Hohlräumen eines Rotoreisens des Rotors angeordnet sind.
Ein Verlauf einer von den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Flussdichte innerhalb eines Luftspalts zwischen dem Rotor und dem Stator beeinflusst ein Verhalten, beispielsweise ein Drehmoment und eine Verlustleistung, der elektrischen Maschine. Dabei ist ein sinusförmiger Verlauf der magnetischen Flussdichte über einen elektrischen Winkel ideal. Verkettete Streuungen der Permanentmagnete beeinflussen den qualitativen und quantitativen Verlauf der magnetischen Luftspaltflussdichte. Eine Streuung in Form von einem magnetischen Streufluss, welcher den Stator bzw. dessen Wicklung nicht durchflutet, trägt nicht zur Drehmomentbildung bei und reduziert daher die Amplitude und beeinflusst die Form der nutzdrehmomentbildenden, sinusförmigen Grundharmonischen. Eine Streuung in Form von einem Oberwellenstreufluss überlagert die nutzdrehmomentbildende, sinusförmige Grundharmonische durch harmonische Oberwellen. Diese harmonischen Oberwellen sind verantwortlich für eine zusätzliche Verlustleistung in den Aktivteilen und damit für eine zusätzliche Erwärmung der elektrischen Maschine. Außerdem verursachen die harmonischen Oberwellen zusätzliche Welligkeiten bzw. Ungleichförmigkeiten im Drehmoment.
Um die Luftspaltflussdichte einem sinusförmigen Verlauf anzunähern, offenbart die WO 2012/101083 A2 eine permanenterregte Synchronmaschine. Die Synchronmaschine umfasst einen Stator, der ein Wicklungssystem aufweist, das in Nuten eines Blechpakets des Stators angeordnet ist, wobei die Nuten zu einem zwischen dem Stator und einem Rotor bestehendem Luftspalt weisen. Der Rotor weist Permanentmagnete auf, die eine gerade Anzahl von Polen bilden, wobei in Umfangsrichtung betrachtet jeder Pol zumindest drei Permanentmagnete aufweist. Die radiale Höhe und die Remanenz der Permanentmagnete nehmen ausgehend von der Mitte eines Pols zu den Enden des jeweiligen Pols in Umfangsrichtung betrachtet ab und die Koerzitivfeldstärke der
Permanentmagnete nimmt ausgehend von der Mitte des Pols zu den Enden des Pols zu. Gemäß dem Stand der Technik wird also der Verlauf der Luftspaltflussdichte durch Material und Geometrie der Permanentmagnete beeinflusst.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative, besonders einfach realisierbare Lösung zur Beeinflussung eines Verlaufs einer magnetischen
Luftspaltflussdichte einer permanenterregten elektrischen Maschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rotor, eine permanenterregte elektrische Maschine sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Ein erfindungsgemäßer Rotor für eine permanenterregte elektrische Maschine weist zumindest zwei, in Umfangsrichtung des Rotors benachbart zueinander angeordnete Rotorpole auf. Der Rotor weist ein Rotoreisen, welches pro Rotorpol zumindest einen sich axial durch das Rotoreisen hindurch erstreckenden Hohlraum aufweist, auf. In radialer Richtung zwischen den Hohlräumen und einer Außenseite des Rotoreisens sind jeweilige, sich in Umfangsrichtung erstreckende Stege ausgebildet. Der Rotor umfasst außerdem eine in das Rotoreisen eingebettete Permanentmagnetanordnung zur Erzeugung einer magnetischen Luftspaltflussdichte in einem an die Außenseite des Rotoreisens angrenzenden Luftspalt der elektrischen Maschine. Die Permanentmagnetanordnung weist für jeden Rotorpol zumindest einen, in dem jeweiligen Hohlraum des Rotorpols angeordneten Permanentmagneten auf. Zur Beeinflussung eines Verlaufs der
magnetischen Luftspaltflussdichte sind in jedem Rotorpol in dem zumindest einen zugehörigen Steg entlang der Umfangsrichtung abwechselnd magnetische
Flusssperrabschnitte und magnetische Flussführungsabschnitte angeordnet. Die magnetischen Flussführungsabschnitte sind durch Rotoreisenbereiche ausgebildet. Die magnetischen Flusssperrabschnitte sind zum Leiten eines magnetischen Flusses des zugehörigen Permanentmagnets innerhalb des jeweiligen benachbarten magnetischen Flussführungsabschnitts ausgelegt und weisen beispielsweise entlang der
Umfangsrichtung ausgehend von einer Rotorpolmitte zu Rotorpolrändern unterschiedliche Geometrien auf.
Die Erfindung betrifft außerdem eine permanenterregte elektrische Maschine mit einem Stator und einem bezüglich des Stators drehbar gelagerten erfindungsgemäßen Rotor, wobei zwischen dem Rotor und dem Stator ein Luftspalt ausgebildet ist. Der Luftspalt liegt also entlang der radialen Richtung zwischen dem Rotor und dem Stator.
Die elektrische Maschine kann beispielsweise als elektrische Traktionsmaschine für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug verwendet werden. Die elektrische Maschine weist den Stator auf, welcher ein Statoreisen bzw. Statorblechpaket mit in Umfangsrichtung äquidistant verteilt angeordneten Nuten aufweist. In den Nuten, welche dem Luftspalt zwischen Stator und Rotor zugewandt sind, sind bestrombare Statorwicklungen angeordnet. In einem durch das hohlzylinderförmige Statorblech paket umschlossenen Innenraum ist der Rotor drehbar gelagert. Zwischen einer dem Innenraum zugewandten, die Nuten aufweisenden Innenseite des Stators und der Außenseite des Rotoreisens ist der Luftspalt ausgebildet.
Das Rotoreisen bzw. Rotorblechpaket ist insbesondere ebenfalls hohlzylinderförmig ausgebildet und weist eine der Rotationsachse zugewandte Innenseite und eine dem Luftspalt zugewandte Außenseite auf. Die Innenseite umschließt eine sich axial entlang der Rotationsachse erstreckende Rotorwelle, welche somit drehfest mit dem Rotor verbunden ist. Der Rotor weist zumindest zwei Rotorpole auf, wobei jedem Rotorpol ein Sektor des Rotoreisens zugeordnet ist. Zwei benachbarte alternierende Rotorpole in Form von einem magnetischen Südpol und einem magnetischen Nordpol bilden ein Polpaar aus. Dabei ist in jedem Sektor zumindest ein Permanentmagnet angeordnet. Die Permanentmagnete sind dabei eingebettete bzw. vergrabene Magnete, welche in den Hohlräumen des Rotoreisens angeordnet sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass jeder Rotorpol einen Hohlraum mit einem Permanentmagneten aufweist. Der
Permanentmagnet kann dabei auch ein geteilter Permanentmagnet sein, sodass in einem Hohlraum zwei Teilpermanentmagnete durch einen Luftsteg voneinander getrennt angeordnet sind. Auch kann vorgesehen sein, dass ein Rotorpol zumindest zwei, in Umfangsrichtung zueinander benachbarte Hohlräume aufweist, wobei in jedem Hohlraum ein Permanentmagnet angeordnet ist.
Da der sich axial durch das Blechpaket hindurch erstreckende Hohlraum in radialer Richtung und in Umfangsrichtung vollständig von Rotoreisenmaterial umgeben ist, befindet sich in radialer Richtung zwischen dem Hohlraum und der dem Luftspalt zugewandten Außenseite des Rotoreisens und damit zwischen dem in dem Hohlraum angeordneten Permanentmagneten und dem Luftspalt Rotoreisenmaterial. Dieses Rotoreisenmaterial bildet die Stege bzw. Brücken aus, welche sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die Stege liegen also in radialer Richtung oberhalb der Permanentmagnete. Über diese Stege wird der magnetische Fluss zwischen Permanentmagnet und Luftspalt geleitet.
Dabei entstehen insbesondere durch hohe radiale magnetische Flussdichten an den Rotorpolrändern Oberwellenstreuflüsse, durch welche zusätzliche Verluste in den Aktivteilen generiert werden und welche den Verlauf der magnetischen
Luftspaltflussdichte dahingehend beeinflussen, dass deren nutzdrehmomenterzeugende Grundharmonische von harmonischen Oberwellen überlagert wird. Die
Grundharmonische der magnetischen Luftspaltflussdichte sollte insbesondere einen sinusförmigen Verlauf aufweisen. Um diese harmonischen Oberwellen zu reduzieren, ist der zumindest eine Steg in jedem Rotorpol in magnetische Flussführungsabschnitte und magnetische Flusssperrabschnitte unterteilt. Die magnetischen Flussführungsabschnitte und die magnetischen Flusssperrabschnitte sind entlang der Umfangsrichtung und damit entlang einer Erstreckungsrichtung des Stegs abwechselnd angeordnet. Die
magnetischen Flusssperrabschnitte bilden eine magnetische Flusssperrstruktur aus und die magnetischen Flussführungsabschnitte bilden eine magnetische
Flussführungsstruktur aus. Die magnetischen Flusssperrabschnitte können dabei äquidistant oder nicht äquidistant zueinander angeordnet werden. Auch eine Anzahl sowie eine Geometrie an magnetischen Flusssperrabschnitten pro Rotorpol kann beliebig gewählt werden.
Die magnetischen Flusssperrabschnitte weisen eine im Vergleich zu dem Rotoreisen deutlich größere Reluktanz bzw. einen deutlich größeren magnetischen Widerstand auf. Die magnetischen Flusssperrabschnitte wirken dabei als magnetische Widerstände, welche eine Orientierung des magnetischen Flusses in den angrenzenden magnetischen Flussführungsabschnitten und damit eine Konzentration des magnetischen Flusses beeinflussen können. Vorzugsweise sind die magnetischen Flusssperrabschnitte magnetisch, insbesondere auch elektrisch, isolierend. Dadurch wirken die magnetischen Flusssperrabschnitte über ihre radiale Länge für den in dem angrenzenden magnetischen Flussführungsabschnitt geleiteten magnetischen Fluss in Umfangsrichtung als magnetische Barrieren. Je größer dabei die radiale Länge der magnetischen
Flusssperrabschnitte ist, desto weniger kann sich der magnetische Fluss entlang der Umfangsrichtung ausbreiten und desto stärker wird der magnetische Fluss entlang der radialen Richtung konzentriert.
Zum Ausbilden der unterschiedlichen Geometrien weisen die magnetischen
Flusssperrabschnitte entlang der Umfangsrichtung ausgehend von einer Rotorpolmitte zu Rotorpolrändern bevorzugt abnehmende radiale Längen auf. Die Rotorpolmitte weist also den oder die magnetischen Flusssperrabschnitt(e) mit der größten radialen Länge auf. An den Rotorpolrändern, welche sich in Umfangsrichtung gegenüberliegen und an welchen sich die Ränder der Permanentmagnete befinden, soll der magnetische Fluss, welcher in harmonische Oberwellenstreuung resultiert, jedoch entlang der Umfangsrichtung abgelenkt werden und somit stattdessen Rotorstreuung generiert werden, sodass dort die magnetischen Flusssperrabschnitte die geringsten radialen Längen aufweisen. Mit abnehmender Länge der magnetischen Flusssperrabschnitte lässt also die Konzentration in radialer Richtung innerhalb der angrenzenden magnetischen Flussführungsabschnitte nach und der magnetische Fluss an den Rotorpolrändern wird bewusst innerhalb des Rotors mit den jeweils benachbarten Rotorpolen kurzgeschlossen. Das Abnehmen der Längen in Richtung der Rotorpolränder kann dabei gleichmäßig oder ungleichmäßig erfolgen. Jeder Rotorpol kann dabei achsensymmetrisch oder achsenasymmetrisch zur Rotorpolmitte ausbildet sein. Auch sind die radialen Längen der magnetischen
Flusssperrabschnitte geringer als eine radiale Dicke des Stegs. Die Flusssperrabschnitte durchdringen also die Außenseite des Rotoreisens nicht. Durch das Variieren der Geometrie der magnetischen Flusssperrabschnitte in
Umfangsrichtung kann der Verlauf der magnetischen Luftspaltflussdichte beeinflusst werden. Insbesondere kann der Verlauf der magnetischen Luftspaltflussdichte einer Sinuswelle angenähert werden. Durch das Abnehmen der radialen Konzentration in Richtung der Rotorpolränder, an welchen üblicherweise die Ränder der
Permanentmagnete angeordnet sind, können die dort entstehenden magnetischen Flüsse abgelenkt werden. So können harmonische Oberwellen in dem Verlauf der magnetischen Luftspaltflussdichte und damit Verluste reduziert werden. Außerdem wird durch die erhöhte Konzentration des magnetischen Flusses in radialer Richtung in der
Rotorpolmitte eine Amplitude einer Grundharmonischen des magnetischen
Luftspaltflussdichteverlaufs erhöht. So kann in vorteilhafter Weise das Drehmoment der elektrischen Maschine erhöht werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Permanentmagnete in einer V- Anordnung angeordnet. Ein Winkel der V-Anordnung kann dabei beliebig sein.
Beispielsweise können die Permanentmagnete tangential bezüglich der Rotationsachse orientiert sein. Hier beträgt der Winkel der V-Anordnung beispielsweise 180°. Auch können die Permanentmagnete radial bezüglich der Rotationsachse orientiert sein. Hier kann der Winkel der V-Anordnung beispielsweise kleiner 90° sein. Die Magnetisierung der Permanentmagnete ist dabei insbesondere normal zu einer Magnetlängsachse orientiert. Bei der tangentialen Anordnung der Permanentmagnete ist die Magnetisierung daher im Wesentlichen radial zur Rotationsachse orientiert. Bei der radialen Anordnung der Permanentmagnete ist die Magnetisierung daher im Wesentlichen tangential zur Rotationsachse orientiert. Durch die tangentiale, entlang der Umfangsrichtung orientierte Anordnung der Permanentmagnete nimmt eine radiale Breite der Stege ausgehend von der Rotorpolmitte in Richtung der Rotorpolränder ab. An den zu den Rotorpolrändern benachbarten Stegrändern, angrenzend an welchen die Ränder der Permanentmagnete angeordnet sind, ist also die radiale Breite des Stegs am geringsten. Um dabei zu verhindern, dass die an den Rändern der Permanentmagnete auftretenden magnetischen Flüsse durch den Luftspalt geleitet werden und so die harmonische Oberwellen erhöhen, werden diese mittels der nahe der Rotorpolrändern angeordneten, kurzen magnetischen Flusssperrabschnitte abgelenkt, sodass die harmonischen Oberwellen im Verlauf der magnetischen Luftspaltflussdichte reduziert werden.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Permanentmagnete tangential bezüglich der Rotationsachse des Rotors sind und dabei eine der Außenseite des Rotoreisens zugewandte Oberfläche der Permanentmagnete konvex gewölbt ist. Die Hohlräume weisen eine zu der konvex gewölbten Oberfläche korrespondierende konkav gewölbte Innenseite auf, durch welche die zugehörigen Stege in Umfangsrichtung eine im
Wesentlichen konstante radiale Dicke aufweisen. Die konkave Oberfläche der
Permanentmagnete ist anliegend an der konkaven Innenseite des Hohlraums
angeordnet. Durch die konkave Innenseite des Hohlraums, welche sich insbesondere parallel zu der Außenseite des Rotoreisens erstreckt, wird eine Form des Stegs beeinflusst. Die Stege sind somit bogenförmig ausgebildet und weisen in
Umfangsrichtung die konstante radiale Dicke auf. Durch diese Form der
Permanentmagnete wird die Sinusform des magnetischen Luftspaltflussdichteverlaufs in vorteilhafter Weise begünstig, wobei durch die magnetischen Flusssperrabschnitte die Amplitude der Grundharmonischen erhöht werden kann und die Amplituden der harmonischen Oberwellen verringert werden können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die magnetischen
Flusssperrabschnitte als Kavitäten ausgebildet, welche sich in dem jeweiligen Steg axial durch das Rotoreisen hindurch erstrecken. Kavitäten sind Hohlräume bzw.
Aussparungen, welche das Rotoreisen zumindest teilweise axial durchdringen. Der Steg wird also entlang der Umfangsrichtung abschnittsweise von Aussparungen durchsetzt, an welche Stegabschnitte aus Rotoreisenmaterial angrenzen. Die magnetische
Flusssperrstruktur ist also als eine Kavitätenstruktur ausgebildet. Die Stegabschnitte aus Rotoreisenmaterial bilden dabei die magnetischen Flussführungsabschnitte aus. Als Kavitäten ausgebildete magnetischen Flusssperrabschnitte sind besonders einfach in dem Rotoreisen herzustellen. Die radialen Längen der Kavitäten sind dabei insbesondere so gewählt, dass die Außenseite des Rotoreisens nicht durchbrochen wird, sondern eine geschlossene Oberfläche aufweist. Außerdem werden durch die Kavitäten ein Volumen und ein Gewicht des Rotoreisens verringert. Dadurch können in vorteilhafter Weise Kosten gespart werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kavitäten mit einem Stützmaterial zum Erhöhen einer mechanischen Stabilität des Rotors aufgefüllt sind. Ein solches Stützmaterial kann beispielsweise ein Kunststoff sein. Das Stützmaterial ist dabei insbesondere magnetisch und elektrisch isolierend. Durch das Stützmaterial kann verhindert werden, dass die bei einer Drehung des Rotors um die Rotationsachse in radialer Richtung auf die
Rotoreisenabschnitte im Bereich der Stege wirkende Fliehkraft das Rotoreisen zerstört.
Zur Erfindung gehört außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen permanenterregten elektrischen Maschine. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug und weist die elektrische Maschine als elektrische
Traktionsmaschine bzw. Antriebsmaschine auf.
Die mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Rotor vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße elektrische Maschine sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Sektors einer
Ausführungsform einer elektrischen Maschine; und
Fig. 2 Magnetische Flussdichteverläufe im Luftspalt der elektrischen
Maschinen gemäß Fig. 1 und einer elektrischen Maschine gemäß dem Stand der Technik.
In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Abschnitte mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Fig.1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Sektors einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen permanenterregten elektrischen Maschine 1. Die elektrische Maschine 1 kann beispielsweise als elektrische Traktionsmaschine eines hier nicht gezeigten elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 2 und einen bezüglich des Stators 2 um eine
Rotationsachse A drehbar gelagerten Rotor 3. Der Stator 2 und der Rotor 3 sind unter Ausbildung eines Luftspaltes 4 beabstandet zueinander angeordnet. Der Stator 2 weist ein Statorblechpaket 5 mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung U verteilt angeordneten Nuten 6 auf, in welchen bestrombare Wicklungen 7 des Stators 2 zur Erzeugung eines Drehfelds angeordnet sind. Durch dieses Drehfeld kann der Stator 3 zur Drehung um die Rotationsachse A angeregt werden.
Der Rotor 3 weist zumindest zwei Rotorpole P auf, wobei hier beispielsweise ein Rotorpol P in Form von einem magnetischen Nordpol gezeigt ist. An den magnetischen Nordpol angrenzend folgt ein hier nicht gezeigter Rotorpol P in Form von einem magnetischen Südpol. Der Rotor 3 weist ein Rotoreisen 8 bzw. Blechpaket auf, welcher bzw. welches eine dem Luftspalt 4 zugewandte Außenseite 9 aufweist. Außerdem weist jeder Rotorpol P zumindest einen Hohlraum 10 auf, welcher sich in einer axialen, entlang der
Rotationsachse A orientierten Richtung durch das Rotoreisen 8 hindurch erstreckt. In dem Hohlraum 10 ist ein Permanentmagnet 11 angeordnet, welcher mit den
Permanentmagneten 11 der anderen Rotorpole P des Rotors 3 eine eingebettete
Permanentmagnetanordnung ausbildet. Diese eingebettete Permanentmagnetanordnung erzeugt in dem Luftspalt 4 eine magnetische Flussdichte bzw. Luftspaltflussdichte, deren Verlauf einen Betrieb der elektrischen Maschine 1 beeinflusst. Insbesondere beeinflusst der Verlauf der Luftspaltflussdichte eine Größe und eine Welligkeit des Drehmoments der elektrischen Maschine 1 sowie Verlustleistungen der elektrischen Maschine 1.
Der Permanentmagnet 11 ist hier ein tangential angeordneter, sich in Umfangsrichtung U erstreckender Magnet mit einer entlang der radialen Richtung R orientierten
Magnetisierung. Der Permanentmagnet 11 weist hier außerdem eine Form auf, welche eine konvexe, in Richtung des Luftspaltes 4 gewölbte Oberfläche 12 aufweist. In radialer Richtung R befindet sich zwischen dem Hohlraum 10 und dem Luftspalt 4 ein Steg 13 in dem Rotoreisen 8. Über diesen Steg 13 wird der magnetische Fluss zwischen dem Luftspalt 4 und dem Permanentmagneten 11 geleitet. Um den Verlauf der aus dem magnetischen Fluss der Permanentmagnete 11 resultierenden magnetischen
Luftspaltflussdichte zu beeinflussen, weist jeder Rotorpol P magnetische
Flusssperrabschnitte 14 und magnetische Flussführungsabschnitte 15 auf, welche in dem Steg 13 und damit in radialer Richtung R über dem Permanentmagneten 11 angerordnet sind. Ausgehend von einer Rotorpolmitte PM in Richtung der sich in Umfangsrichtung U gegenüberliegenden Rotorpolränder PR nimmt durch die magnetischen
Flusssperrabschnitte 14 und die magnetischen Flussführungsabschnitte 15 eine
Konzentration des magnetischen Flusses in radialer Richtung R ab und eine Streuung des magnetischen Flusses bzw. eine Konzentration des magnetischen Flusses in
Umfangsrichtung U zu. Die magnetischen Flusssperrabschnitte 14 sind in Umfangsrichtung U beabstandet und über eine Länge des Stegs 13 verteilt angeordnet, wobei jeweils ein magnetischer Flussführungsabschnitt 15 zwischen zwei magnetischen Flusssperrabschnitten 14 liegt. Die magnetischen Flusssperrabschnitte 14 sind dazu ausgelegt, den magnetischen Fluss in den daran angrenzenden magnetischen Flussführungsabschnitten 15 des Stegs 13 zu lenken. Die magnetischen Flusssperrabschnitte 14 sind insbesondere magnetisch isolierend und bilden somit Barrieren bzw. Sperren für den magnetischen Fluss in Umfangsrichtung U aus. Der magnetische Fluss wird also über die magnetischen Flussführungsabschnitte 15, nicht aber über die magnetischen Flusssperrabschnitte 14 geführt. Die magnetischen Flusssperrabschnitte 14 können jedoch eine Richtung des magnetischen Flusses in den magnetischen Flussführungsabschnitten 15 beeinflussen.
Eine Sperrwirkung in Umfangsrichtung U ist dabei in der Rotorpolmitte PM größer als an den Rotorpolrändern PR. In der Rotorpolmitte PM wird somit der magnetische Fluss in radialer Richtung R konzentriert und über den oder die in der Rotorpolmitte PM angeordneten magnetischen Flussführungsabschnitt(e) 15 in Richtung des Luftspaltes 4 geführt. An den Rotorpolrändern PR wird der magnetische Fluss gezielt gestreut, also auch in Umfangsrichtung U abgelenkt. Zum Variieren dieser Sperrwirkung in
Umfangsrichtung U reduziert sich eine radiale Länge der Flusssperrabschnitte 14 ausgehend von der Rotorpolmitte PM in Richtung der Rotorpolränder PR. Im
vorliegenden Fall sind die magnetischen Flusssperrabschnitte 14 als Kavitäten 16 ausgebildet, welche sich in axialer Richtung A zumindest bereichsweise durch das Rotoreisen 8 hindurch erstrecken. Die magnetischen Flussführungsabschnitte 15 sind Teilbereiche des Rotoreisens 8 innerhalb des Stegs 13.
Durch die Anordnung aus magnetischen Flusssperrabschnitten 14 und magnetischen Flussführungsabschnitten 15 und durch die Form der Permanentmagnete 11 kann ein sinusförmiger magnetischer Luftspaltflussdichteverlauf mit reduzierten harmonischen Oberwellen erreicht werden. Ein solcher Verlauf der magnetischen Luftspaltflussdichte B über den elektrischen Winkel a über zwei benachbarte Rotorpole P ist in Fig. 2 anhand der Kennlinie K1 qualitativ gezeigt. Im Vergleich dazu ist eine Kennlinie K2 eines
Flussdichteverlaufes für einen konventionellen Rotor ohne magnetische
Flusssperrabschnitte und magnetische Flussführungsabschnitte qualitativ gezeigt. Durch die magnetischen Flusssperrabschnitte 14 und magnetischen Flussführungsabschnitte 15 sowie deren Konzentrationswirkung in der Rotorpolmitte PM ist außerdem eine Amplitude B1 des erfindungsgemäßen Rotors 3 im Vergleich zu einer Amplitude BO des konventionellen Rotors erhöht. Diese erhöhte Amplitude B1 resultiert in einem höheren Drehmoment der elektrischen Maschine 1.
Bezugszeichenliste
1 Elektrische Maschine
2 Stator
3 Rotor
4 Luftspalt
5 Statorblechpaket
6 Nuten
7 Wicklungen
8 Rotoreisen
9 Außenseite
10 Hohlraum
11 Permanentmagnet
12 Oberfläche
13 Steg
14 Magnetische Flusssperrabschnitte
15 Magnetische Flussführungsabschnitte
16 Kavitäten
R Radiale Richtung
U Umfangsrichtung
A Rotationsachse
P Rotorpole
PM Rotorpolmitte
PR Rotorpolränder
K1 , K2 Kennlinien
B Magnetische Flussdichte
a Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Rotor (3) für eine permanenterregte elektrische Maschine (1) mit zumindest zwei, in Umfangsrichtung (U) benachbart angeordneten Rotorpolen (P), aufweisend
- ein Rotoreisen (8), welches pro Rotorpol (P) zumindest einen sich axial durch das Rotoreisen (8) hindurch erstreckenden Hohlraum (10) aufweist, wobei in radialer Richtung (R) zwischen den Hohlräumen (10) und einer Außenseite (9) des
Rotoreisens (8) jeweilige, sich in Umfangsrichtung (U) erstreckende Stege (13) ausgebildet sind, und
- eine in das Rotoreisen (8) eingebettete Permanentmagnetanordnung zur
Erzeugung einer magnetischen Luftspaltflussdichte in einem an die Außenseite (9) des Rotoreisens (8) angrenzenden Luftspalt (4) der elektrischen Maschine (1), welche für jeden Rotorpol (P) zumindest einen, in dem jeweiligen Hohlraum (10) angeordneten Permanentmagneten (11) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Beeinflussung eines Verlaufs der magnetischen Luftspaltflussdichte in dem zumindest einen Steg (13) jedes Rotorpols (P) entlang der Umfangsrichtung (U) abwechselnd magnetische Flusssperrabschnitte (14) und magnetische
Flussführungsabschnitte (15) angeordnet sind, wobei die magnetischen
Flussführungsabschnitte (14) durch Rotoreisenbereiche ausgebildet sind, und wobei die magnetischen Flusssperrabschnitte (15) zum Leiten eines magnetischen Flusses des zugehörigen Permanentmagnets (11) innerhalb des jeweiligen benachbarten magnetischen Flussführungsabschnitts (15) ausgelegt sind und entlang der Umfangsrichtung (U) ausgehend von einer Rotorpolmitte (PM) zu Rotorpolrändern (PR) unterschiedliche Geometrien aufweisen.
2. Rotor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die magnetischen Flusssperrabschnitte (15) entlang der Umfangsrichtung (U) ausgehend von einer Rotorpolmitte (PM) zu Rotorpolrändern (PR) zum Ausbilden der unterschiedlichen Geometrien abnehmende radiale Längen aufweisen.
3. Rotor (3) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Permanentmagnete (11) in einer V-Anordnung angeordnet sind.
4. Rotor (3) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Permanentmagnete (11) tangential bezüglich einer Rotationsachse (L) des Rotors (3) orientiert sind, wobei eine der Außenseite (9) des Rotoreisens (8) zugewandte Oberfläche (12) der Permanentmagnete (11) konvex gewölbte ist und die Hohlräume (10) eine zu der konvex gewölbten Oberfläche (12)
korrespondierende konkav gewölbte Innenseite aufweisen, durch welche die zugehörigen Stege (13) in Umfangsrichtung (U) eine im Wesentlichen konstante radiale Dicke aufweisen.
5. Rotor (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die magnetischen Flusssperrabschnitte (15) magnetisch isolierend sind.
6. Rotor (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die magnetischen Flusssperrabschnitte (15) als Kavitäten (16) ausgebildet sind, welche sich in dem jeweiligen Steg (13) zumindest teilweise axial durch das Rotoreisen (8) hindurch erstrecken.
7. Rotor (3) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kavitäten (16) mit einem Stützmaterial zum Erhöhen einer mechanischen Festigkeit des Rotoreisens (8) aufgefüllt sind.
8. Permanenterregte elektrische Maschine (1) mit einem Stator (2) und einem
bezüglich des Stators (2) drehbar gelagerten Rotor (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Rotor (3) und dem Stator (2) ein Luftspalt (4) ausgebildet ist.
9. Kraftfahrzeug mit einer permanenterregten elektrischen Maschine (1) nach Anspruch 8.
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