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Dokumentenidentifikation DE112005001367T5 16.05.2007
Titel Rotormagnetplatzierung in Maschinen mit inneren Permanentmagneten
Anmelder General Motors Corp., Detroit, Mich., US
Erfinder Rahman, Khwaja, Torrance, Calif., US;
Nagashima, James, Cerritos, Calif., US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 112005001367
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, EP, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG
WO-Anmeldetag 13.06.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/US2005/020491
WO-Veröffentlichungsnummer 2005124975
WO-Veröffentlichungsdatum 29.12.2005
Date of publication of WO application in German translation 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse H02K 21/12(2006.01)A, F, I, 20070215, B, H, DE

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Maschinen mit inneren Permanentmagneten und insbesondere die Platzierung von Magneten in einem Rotor einer Maschine mit inneren Permanentmagneten.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Maschinen mit inneren Permanentmagneten (IPM-Maschinen, IPM von interior permanent magnet) weisen eine Anzahl von Betriebseigenschaften auf, die sie für die Verwendung in Fahrzeugvortriebsanwendungen attraktiv machen. Im Vergleich zu beispielsweise AC-Induktions- und DC-Motoren können IPM-Motoren eine hohe Effizienz, ein hohes Drehmoment und hohe Leistungsdichten bieten. IPM-Maschinen weisen auch einen weiten Betriebsbereich mit konstanter Leistung auf. Eine IPM-Maschine umfasst typischerweise einen Stator mit Mehrphasenwicklungen. Ein Rotor mit inneren Permanentmagneten ist durch einen Luftspalt von dem Stator getrennt. Ein Magnetfeld, das durch den Stromfluss durch die Statorwicklungen erzeugt wird, wechselwirkt mit einem Magnetfeld, das durch die Rotormagnete erzeugt wird, und bewirkt dadurch, dass sich der Rotor dreht.

Permanentmagnete weisen eine geringe Permeabilität auf und zeigen deshalb direkt entlang einer magnetischen Achse (d-Achse) im Inneren eines IPM-Maschinen-Rotors eine hohe Reluktanz. Entlang einer q-Achse, zwischen den magnetischen Polen oder magnetischen Barrieren eines IPM-Rotors, gibt es keine magnetische Barriere, und daher ist die magnetische Reluktanz sehr gering. Diese Variation der Reluktanz um einen Rotor herum schafft eine Ausprägung oder Schenkelpolarität (saliency) in der Rotorstruktur einer IPM-Maschine. Diese Ausprägung bewirkt, dass der Rotor dazu neigt, sich nach einem durch den Stator induzierten drehenden Magnetfeld auszurichten. So zeigt ein IPM-Rotor ein Reluktanz-Drehmoment zusätzlich zu einem Permanentmagnet-Drehmoment, das durch Magnete im Inneren des Rotors erzeugt wird. Reluktanz in einer d-Achse kann durch einen Magneten pro Pol erzeugt werden, wie es zum Beispiel in Einzelbarrieren-Rotorkonstruktionen verwendet wird. Reluktanz in der d-Achse kann auch mit mehreren Barrieren erzeugt werden, wobei Magnete in einer oder in mehreren Barrieren platziert werden.

Aufgrund von Nutungseffekten zwischen Rotor und Stator ist der Rotor einer Maschine mit inneren Permanentmagneten (IPM-Maschine) einer Flussvariation in der Umgebung des Luftspaltes ausgesetzt, wenn sich der Rotor dreht. Eine Flussvariation bewirkt, dass in dem Rotor und den Magneten Wirbelströme induziert werden, besonders nahe der Oberfläche des Rotors, und sie kann Rotorverluste und eine Magneterwärmung zur Folge haben. Bei einem Hochfrequenzbetrieb, zum Beispiel bei vielen Automobilantriebsanwendungen mit variabler Geschwindigkeit, können Wirbelstromverluste den Magneten für eine Entmagnetisierung anfällig machen. Um eine Entmagnetisierung zu verhindern, ist es eine gängige Industriepraxis, den Magneten entlang der axialen Länge der Maschine in kleinere Segmente zu unterteilen, wodurch der Widerstand gegen Wirbelströme erhöht wird. Dieser Prozess kann jedoch die Rotorfertigung komplizierter machen, bei der eine große Anzahl von Magnetsegmenten in den Rotor eingesetzt werden muss.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf eine Maschine gerichtet, die einen Stator und einen Rotor mit einer Vielzahl von Polen umfasst. Jeder Pol ist zumindest teilweise durch eine Vielzahl von Permanentmagneten gebildet, die mit einem vorbestimmten Abstand von einer äußeren Oberfläche des Rotors in den Rotor eingelassen sind. Der Abstand ist vorbestimmt, um die Rotorflussvariation nahe der äußeren Oberfläche während der Drehung des Rotors relativ zu dem Stator zu minimieren.

Bei einer anderen Ausführungsform umfasst eine Maschine einen Stator und einen Rotor, der durch einen Luftspalt von dem Stator getrennt ist und der eine Vielzahl von Schlitzen und eine Vielzahl von Permanentmagneten aufweist, die sich in wenigstens mehreren der Schlitze befinden, um einen Rotorpol zu bilden. Jeder Magnet ist in den Rotor eingelassen, um so eine Rotorflussvariation im Inneren des Magnets während der Drehung des Rotors relativ zu dem Stator zu minimieren.

Eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Konstruieren eines Rotors für eine IPM-Maschine umfasst ein Ermitteln eines Abstands von einer Oberfläche des Rotors, bei dem ein Magnet in dem Rotor platziert werden soll, um so die Rotorflussvariation im Inneren des Magnets während der Drehung des Rotors relativ zu einem Stator zu begrenzen. Eine Vielzahl von Schlitzen sind mit dem ermittelten Abstand in dem Rotor vorgesehen, und eine Vielzahl von Magneten sind in wenigstens mehreren der Schlitze platziert.

Bei einer anderen Ausführungsform umfasst eine Maschine einen Stator und einen Rotor, der sich relativ zu dem Stator dreht und der eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, die in den Rotor eingelassen sind. Eine Vielzahl von gesinterten Permanentmagneten befinden sich in wenigstens mehreren der Schlitze, um einen Rotorpol zu bilden. Schlitze, die nicht durch die Magnete besetzt sind, sind leer.

Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgend gegebenen detaillierten Beschreibung ersichtlich werden. Es sollte verstanden werden, dass die detaillierte Beschreibung und spezielle Beispiele, während sie beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur zum Zweck der Veranschaulichung gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der Erfindung einzuschränken.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird durch die detaillierte Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:

1 eine Querschnittsansicht einer IPM-Synchronmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

2 eine Querschnittsansicht einer IPM-Synchronmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

3 eine graphische Darstellung ist, welche die Flussvariation im Inneren der in 1 und 2 gezeigten Rotormagnete vergleicht; und

4 eine graphische Darstellung ist, die das Drehmoment vergleicht, welches durch die in 1 und 2 gezeigten Maschinen erzeugt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die folgende Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist nur beispielhaft und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Erfindung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch einzuschränken.

Wie unten weiter beschrieben ist, sind in Mehrfach-Barrieren-Konstruktionen für IPM-Maschinen Rotormagnete in Schichten vorgesehen. Mehfach-Barrieren-Rotorkonstruktionen können einen Kriechverlust verringern und die Rotor-Ausprägung erhöhen und bieten eine Anzahl von Vorteilen gegenüber Einzel-Barrieren-Konstruktionen. Mehrfach-Barrieren-Rotoren sind in der am 14. September 2001 angemeldeten US-Patentanmeldung Nr. 09/952,319, dem am 6. Januar 2004 erteilten US Patent Nr. 6,674,205 und in der am 8. Mai 2003 angemeldeten US-Patentanmeldung Nr. 10/431,744 beschrieben, deren Offenbarungen durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin eingeschlossen sind. Die vorgenannten Anmeldungen wurden auf den Rechtsinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen.

Eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Mehrfach-Barrieren-IPM-Synchronmaschine ist in 1 allgemein durch das Bezugszeichen 20 bezeichnet. Die Maschine 20 umfasst einen Stator 24 mit mehreren Schlitzen 28, durch die Mehrphasenwicklungen 32 gewickelt sind. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform weist der Stator 24achtundvierzig Schlitze 28 auf. Ein Rotor 36 ist durch einen Luftspalt 40 von dem Stator 24 getrennt. Mehrere Schlitze 44 in dem Rotor 36 bilden mehrere Barrieren 48, zum Beispiel innere Barrieren 52, mittlere Barrieren 56 und äußere Barrieren 60. Die Schlitze 44 in einer Barriere 48 können durch Brücken 64 getrennt sein.

Mehrere gesinterte Permanentmagnete 68 befinden sich in Schlitzen 44 der inneren Barrieren 52 nahe einer äußeren Oberfläche 72 des Rotors 36. Der Rotor 36 umfasst mehrere Magnetpole, von denen je einer allgemein durch das Bezugszeichen 76 bezeichnet ist. Jeder Pol 76 ist zumindest teilweise durch die Magnete 68 in den Schlitzen 44 gebildet. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform weist der Rotor 36 acht Pole 76 auf.

Die vorgenannten US-Patentanmeldungen Nr. 09/952,319 und 10/431,744 sowie das US-Patent Nr. 6,674,205 beschreiben Rotoren, die Spritzgussmagnete aufweisen, die sich in Rotorbarrieren befinden. Bei Maschinen, die derartige Rotoren verwenden, kann der magnetische Fluss aufrechterhalten werden, so dass die elektromotorische Gegenkraft (back EMF, EMF von electromotive force) bei Maximalgeschwindigkeit(en) unter einer vorbestimmten Grenze gehalten wird. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform weisen die gesinterten Magnete 68 ein hohes magnetisches Energieprodukt (MEP von magnetic energy product) im Vergleich zu beispielsweise den Spritzgussmagneten auf, die in den US-Patentanmeldungen Nr. 09/952,319 und 10/431,744 sowie in dem US-Patent Nr. 6,674,205 beschrieben sind. Dementsprechend können die Schlitze 44 der mittleren und äußeren Rotorbarrieren 56 und 60 leer, z.B. luftgefüllt, gelassen werden. Schlitze 44 der inneren Barrieren 52, die nicht durch die Magnete 68 besetzt sind, können ebenfalls leer gelassen werden. Beliebige oder alle leeren Schlitze 44 können mit einem nichtmagnetischen Material gefüllt sein, zum Beispiel Epoxid, das ein thermisches Verhalten zeigt, das einem Verbessern der thermischen Leistungsfähigkeit des Rotors 36 förderlich ist. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen ein oder mehrere Schlitze 44 mit einem derartigen Material gefüllt sind, können eine oder mehrere Brücken 64 zwischen Schlitzen entfernt sein. Wenn die Magnete 68 in Schlitzen 44 platziert sind, kann der Rotor 36 magnetisiert werden, zum Beispiel wie in den vorgenannten US-Patentanmeldungen beschrieben.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform bewirkt ein Schlitzen des Stators 24 und des Rotors 36 eine Variation des Rotorflusses nahe dem Luftspalt 40, wenn sich der Rotor 36 dreht. Eine derartige Variation weist typischerweise eine höhere Frequenz als eine Grundfrequenz des Stators 24 auf. Bei der Maschine 20 beträgt die Frequenz der Flussvariation zum Beispiel das Zwölffache der Grundfrequenz des Stators 24 und das Achtundvierzigfache der mechanischen Drehfrequenz. Die Flussvariationsamplitude ist typischerweise nahe der Rotoroberfläche 72 am größten und nimmt allmählich mit dem Abstand von der Oberfläche 72 ab. Eine hohe Frequenz der Flussvariation könnte bedeutende Wirbelströme zur Folge haben, insbesondere dort, wo gesinterte Magnete mit geringem spezifischem Widerstand in dem Rotor 36 verwendet werden.

Eine Querschnittsansicht einer Mehrfach-Barrieren-IPM-Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform ist in 2 allgemein durch das Bezugszeichen 100 bezeichnet. Die Maschine 100 umfasst einen Stator 124 mit mehreren Schlitzen 128, durch die Mehrphasenwicklungen 132 gewickelt sind. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform weist der Stator 124 achtundvierzig Schlitze 128 auf. Ein Rotor 136 ist durch einen Luftspalt 140 von dem Stator 124 getrennt. Mehrere Schlitze 144 in dem Rotor 136 bilden mehrere Barrieren 148, z.B. innere Barrieren 152, mittlere Barrieren 156 und äußere Barrieren 160. Die Schlitze 144 in jeder Barriere 148 können durch Brücken 164 getrennt sein.

Mehrere gesinterte Permanentmagnete 168 befinden sich in Schlitzen 144 der inneren Barrieren 152. Der Rotor 136 umfasst mehrere Magnetpole, von denen je einer allgemein durch das Bezugszeichen 172 bezeichnet ist. Jeder Pol 172 ist zumindest teilweise durch die Magnete 168 in den Schlitzen 144 gebildet. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform weist der Rotor 136 acht Pole 172 auf.

Die Magnete 168 sind mit einem vorbestimmten Abstand 180 zu einer äußeren Oberfläche 176 des Rotors 136 eingelassen. Der Abstand 180 ist auf der Grundlage der Rotorgröße ermittelt und ist berechnet, um die Flussvariation des Rotors 136 im Inneren des Rotormagnets 168 während der Drehung des Rotors relativ zu dem Stator 124 zu minimieren. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Abstand etwa ein Zehntel eines Radius 184 des Rotors 136. Somit beträgt zum Beispiel, wenn der Rotor 136 einen Radius von etwa fünfzig Millimeter aufweist, der Abstand 180 der Magnete 168 von der äußeren Rotoroberfläche 176 etwa fünf Millimeter. Da die Flussvariation mit dem Abstand von der Oberfläche 176 abnimmt, sollte klar sein, dass der Abstand 180 ein Minimalabstand ist, der zum Begrenzen der Flussvariation gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung nützlich ist.

Wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 diskutiert, können Schlitze 144 der mittleren und äußeren Barrieren 156 und 160 leer, z.B. luftgefüllt, gelassen werden. Schlitze 144 der inneren Barrieren 152, die nicht durch die Magnete 168 besetzt sind, können ebenfalls leer gelassen werden. Beliebige oder alle leeren Schlitze 144 können mit einem nicht magnetischen Material gefüllt sein, z.B. Epoxid, das ein thermisches Verhalten zeigt, das einem Verbessern der thermischen Leistungsfähigkeit des Rotors 136 förderlich ist. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen ein oder mehrere Schlitze 144 mit einem derartigen Material gefüllt sind, können eine oder mehrere Brücken 164 zwischen den Schlitzen entfernt sein. Wenn die Magnete 168 in Schlitzen 144 platziert sind, kann der Rotor 136 magnetisiert werden, zum Beispiel wie in den vorgenannten US-Patentanmeldungen beschrieben.

Im Vergleich zu der Maschine 20 zeigt die Maschine 100 eine geringere Flussvariation im Inneren des Rotormagnets und deshalb geringere Wirbelstromverluste. Als Beispiel ist eine graphische Darstellung in 3 allgemein durch das Bezugszeichen 200 bezeichnet, welche die Flussvariation im Inneren von Magneten der Rotoren 36 und 136 vergleicht. Die Flussvariation ist in 3 für zwei Punkte im Inneren der Magnete gezeigt, an denen die Flussvariation dazu neigt, für die Rotoren 36 und 136 am höchsten zu sein.

Eine graphische Darstellung, welche die Spitzendrehmomentfähigkeit der Maschinen 20 und 100 vergleicht, ist in 4 allgemein durch das Bezugszeichen 300 bezeichnet. Bei gleichem Strom und gleichen Steuerungswinkeln erzeugen die Maschinen 20 und 100 gleiche oder ähnliche Werte des durchschnittlichen Drehmoments. Es ist auch zu sehen, dass die Maschine 100 eine geringere Drehmomentwelligkeit von Spitze zu Spitze zeigt als die Maschine 20. Da ein Rotormagnet 168 der Maschine 100 einen kürzeren Momentarm aufweist als ein Rotormagnet 68 der Maschine 20, neigt die mechanische Rotorbelastung dazu, für die Maschine 100 geringer zu sein als für die Maschine 20.

Da bei den vorangegangenen Ausführungsformen gesinterte Magnete verwendet werden, ist es möglich, weniger magnetisches Material zu verwenden, als in den Rotoren gemäß dem Stand der Technik verwendet wird, und ungenutzte Barrierenschlitze leer zu lassen. Bei Ausführungsformen, bei denen Rotormagnete wie oben beschrieben in den Rotor eingelassen sind, können Wirbelstromverluste in dem Magnet minimiert werden, da sich die Magnete im Inneren des Rotors befinden, wo die Flussvariation gering ist. So können wirbelstrominduzierte Verluste minimiert werden, ohne die Maschinenleistungsfähigkeit zu beeinträchtigen oder die Rotorfertigung zu verkomplizieren. Die Rotorfertigung ist leichter, weil die Rotormagnetisierung durchgeführt werden kann, nachdem die Magnete in dem Rotor platziert wurden. Die Drehmomentwelligkeit und die Rotorbelastung aufgrund der Zentrifugalkraft sind auch verringert.

Der Fachmann kann nun aus der vorangegangenen Beschreibung einsehen, dass die breiten Lehren der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt werden können. Während diese Erfindung in Verbindung mit bestimmten Beispielen davon beschrieben wurde, sollte deshalb der wahre Umfang der Erfindung nicht darauf beschränkt sein, da andere Modifikationen dem Fachmann bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche ersichtlich werden.

Zusammenfassung

Eine Maschine umfasst einen Stator und einen Rotor mit mehreren Polen. Jeder Pol ist zumindest teilweise durch mehrere Permanentmagnete gebildet, die mit einem vorbestimmten Abstand von einer äußeren Oberfläche des Rotors in den Rotor eingelassen sind. Der Abstand ist vorbestimmt, um die Rotorflussvariation nahe der äußeren Oberfläche während der Drehung des Rotors relativ zu dem Stator zu minimieren. Dadurch werden Wirbelstromverluste verringert.


Anspruch[de]
Maschine, die umfasst:

einen Stator; und

einen Rotor mit einer Vielzahl von Polen, wobei jeder Pol zumindest teilweise durch eine Vielzahl von Permanentmagneten gebildet ist, die mit einem vorbestimmten Abstand von einer äußeren Oberfläche des Rotors in den Rotor eingelassen sind, wobei der Abstand vorbestimmt ist, um die Rotorflussvariation im Inneren der Rotormagnete während der Drehung des Rotors relativ zu dem Stator zu minimieren.
Maschine nach Anspruch 1, wobei der Abstand einen Abstand umfasst, der größer als oder gleich einem Zehntel eines Radius des Rotors ist. Maschine nach Anspruch 1, wobei der Rotor einen Mehrfach-Barrieren-Rotor umfasst. Maschine nach Anspruch 1, wobei die Magnete einen oder mehrere gesinterte Magnete umfassen. Maschine nach Anspruch 1, wobei der Rotor einen Radius mit einer Länge von etwa fünfzig Millimeter aufweist und der Abstand etwa fünf Millimeter umfasst. Maschine nach Anspruch 1, wobei der Rotor ferner eine Vielzahl von Schlitzen umfasst, die in den Rotor eingelassen sind, um eine Vielzahl von Barrieren für jeden Pol zu bilden, wobei sich die Magnete eines der Pole in einer der Barrieren befinden. Maschine nach Anspruch 6, wobei mehrere der Schlitze leer gelassen sind. Maschine nach Anspruch 6, wobei mehrere der Schlitze zumindest teilweise mit einem nichtmagnetischen Material gefüllt sind. Maschine, die umfasst:

einen Stator; und

einen Rotor, der durch einen Luftspalt von dem Stator getrennt ist und der eine Vielzahl von Schlitzen sowie eine Vielzahl von Permanentmagneten aufweist, die sich in mindestens mehreren der Schlitze befinden, um einen Rotorpol zu bilden;

wobei jeder Magnet in den Rotor eingelassen ist, um so die Rotorflussvariation im Inneren der Magnete während der Drehung des Rotors relativ zu dem Stator zu minimieren.
Maschine nach Anspruch 9, wobei die Magnete einen oder mehrere gesinterte Magnete umfassen. Maschine nach Anspruch 9, wobei die Magnete um etwa ein Zehntel eines Radius des Rotors von der äußeren Oberfläche des Rotors eingelassen sind. Maschine nach Anspruch 9, wobei die Magnete mindestens fünf Millimeter von einer äußeren Oberfläche des Rotors in den Rotor eingelassen sind. Maschine nach Anspruch 9, wobei der Rotorpol eine Vielzahl von Barrieren umfasst, die durch die Schlitze definiert sind, wobei sich jeder Magnet in der gleichen Barriere befindet. Maschine nach Anspruch 13, wobei der Rotorpol drei Barrieren umfasst. Maschine nach Anspruch 13, wobei mindestens eine Barriere einen oder mehrere leere Schlitze umfasst. Maschine nach Anspruch 13, wobei mindestens eine Barriere einen Schlitz oder mehrere Schlitze umfasst, der bzw. die zumindest teilweise mit Epoxid gefüllt ist bzw. sind. Maschine nach Anspruch 9, wobei die Magnete derart in einem der Schlitze angeordnet sind, dass ein anderer der Schlitze zwischen dem Magnet und einer äußeren Oberfläche des Rotors leer ist. Verfahren zum Konstruieren eines Rotors für eine IPM-Maschine, das umfasst, dass:

ein Abstand von einer Oberfläche des Rotors ermittelt wird, an der ein Magnet in dem Rotor platziert werden soll, um so die Rotorflussvariation im Inneren des Magnets während der Drehung des Rotors relativ zu einem Stator zu beschränken;

eine Vielzahl von Schlitzen in dem Rotor mit dem ermittelten Abstand bereitgestellt werden; und

eine Vielzahl von Magneten in zumindest mehreren der Schlitze angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 18, das weiter umfasst, dass:

die Schlitze verwendet werden, um eine oder mehrere Barrieren zu bilden; und

mehrere der Vielzahl von Magneten in der einen Barriere oder den mehreren Barrieren angeordnet werden, um einen Rotorpol zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst, dass die Schlitze derart ausgerichtet werden, dass die in den Schlitzen angeordneten Magnete eine Vielzahl von Rotorpolen bilden. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Magnete gesintert sind. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Ermitteln eines Abstands von einer Oberfläche des Rotors umfasst, dass:

ein Radius des Rotors ermittelt wird; und

der ermittelte Rotorradius mit einem vorbestimmten Verhältnis multipliziert wird, um den Abstand zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Verhältnis 1/10 umfasst. Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst, dass einer oder mehrere der Schlitze leer gelassen wird bzw. werden. Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst, dass einer oder mehrere der Schlitze zumindest teilweise mit einem nichtmagnetischen Material gefüllt wird bzw. werden. Maschine, die umfasst:

einen Stator;

einen Rotor, der sich relativ zu dem Stator dreht und der eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, die in den Rotor eingelassen sind; und

eine Vielzahl von gesinterten Permanentmagneten, die sich in wenigstens mehreren der Schlitze befinden, um einen Rotorpol zu bilden;

wobei die Schlitze, die nicht durch die Magnete besetzt sind, leer sind.
Maschine nach Anspruch 26, wobei jeder Magnet in den Rotor eingelassen ist, um die Rotorflussvariation im Inneren des Magnets während der Drehung des Rotors relativ zu dem Stator zu minimieren. Maschine nach Anspruch 26, wobei jeder Magnet um einen Abstand von mindestens etwa einem Zehntel eines Radius des Rotors in den Rotor eingelassen ist.






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