EP2572443A1 - Electric machine and method for reducing a cogging torque of an electric machine - Google Patents

Abstract

The invention relates to a method for reducing a cogging torque of an electric machine, in particular a synchronous machine, comprising a rotor/actuator (2), a stator (4) spaced from the rotor/actuator (2) by a gap (3), at least one armature winding (6, 6', 6'') provided on the stator (4) and/or on the rotor/actuator (2), and an exciter part, which is provided on the stator (3) and/or on the rotor/actuator (2) and which produces an exciter field (13) having a fundamental wave in the gap. In order to create advantageous method conditions in order to reduce the cogging torque, a selection of at least one harmonic wave (14) from the harmonic waves (14) related to the fundamental wave (15) is made for the exciter field (13) in order to reduce the cogging torque. The at least one harmonic wave selected, when superposed with the fundamental wave (15), leads to an at least partial reduction of the cogging torque, and the selected wave (14) or selected waves is or are superposed with the fundamental wave (15).

Description

Elektrische Maschine und Verfahren zur Reduktion eines Rastmoments einer elektrischen Maschine  Electric machine and method for reducing a cogging torque of an electrical machine

Technisches Gebiet Technical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion eines Rastmoments einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Synchronmaschine, mit einem Rotor/Aktor, mit einem durch einen Spalt zum Rotor/Aktor beabstandeten Stator, mit mindestens einer am Stator und/oder am Rotor/Aktor vorgesehenen Ankerwicklung und mit einem am Stator und/oder am Rotor/Aktor vorgesehenen Erregerteil, der im Spalt ein Erreger-feld, aufweisend eine Grundwelle, erzeugt. The invention relates to a method for reducing a cogging torque of an electric machine, in particular a synchronous machine, with a rotor / actuator, with a spaced by a gap to the rotor / actuator stator, with at least one provided on the stator and / or rotor / actuator armature winding and with an exciter part provided on the stator and / or on the rotor / actuator, which generates in the gap an excitation field, comprising a fundamental wave.

Stand der Technik State of the art

Zur Reduktion von unerwünschten Kräften bei Synchronmaschinen, die insbesondere bei kleinen Drehzahlen zu starken Drehmomentschwankungen führen können, sowie im Stillstand und im Anfahrbereich als Rastmoment wirksam werden, sind verschiedenste Maßnahmen bekannt, bei denen stets nachteilig eine Verminderung des mittleren Antriebsmoments in Kauf genommen werden muss. So wird unter anderem vorgeschlagen, die Nuten am Stator schräg oder versetzt auszuführen (DE19652796A1), die Permanentmagneten für das Erregerfeld unregelmäßig anzuordnen (DE4 33723A1), sowie am Rotor im Bereich der eingebetteten Magneten Abflachungen vorzusehen (JP2000152534A), um dort den Luftspalt zu vergrößern. Derartige Maßnahmen sind nicht nur bei Synchronmaschinen mit Rotoren, sondern auch bei anderen elektrischen Maschinen, insbesondere Linearantrieben mit Aktoren, bekannt. Gerade bei Abflachungen und der damit einhergehenden Vergröße- rung des Luftspalts kommt es aber zur Schwächung des Erregerfelds, was abweichend von rechteckförmigen Erregerfeldverläufen auf negative Weise reduzierte Antriebsmomente verursachen kann. To reduce unwanted forces in synchronous machines, which can lead to strong torque fluctuations especially at low speeds, as well as at rest and in the starting range as cogging torque, a variety of measures are known in which always a reduction of the average drive torque must be taken into account. Thus, inter alia, it is proposed to make the grooves on the stator oblique or offset (DE 196652796A1), to arrange the permanent magnets for the exciter field irregularly (DE433723A1), as well as to provide flattening on the rotor in the area of the embedded magnets (JP2000152534A) in order to increase the air gap there , Such measures are known not only in synchronous machines with rotors, but also in other electrical machines, in particular linear actuators with actuators. Especially with flattening and the associated magnification tion of the air gap but it comes to weakening of the excitation field, which can cause differently from rectangular exciter field progressions in a negative way reduced drive torque.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ausgehend vom eingangs geschilderten Stand der Technik, ein Verfahren zu schaffen, bei dem ohne eine Schwächung des mittleren Moments des Motors ein Nutrasten verringert werden kann. Außerdem soll das Verfahren schnell und einfach anwendbar sein. The invention is therefore based on the object, starting from the above-described prior art, to provide a method in which a nutritive paste can be reduced without weakening the mean torque of the motor. In addition, the process should be quick and easy to use.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch, dass zum Reduzieren des Rastmoments für das Erregerfeld eine Auswahl wenigstens einer harmonischen Welle, von den zur Grundwelle bezogenen harmonischen Wellen, getroffen wird, die bei Überlagerung mit der Grundwelle zu einer wenigstens teilweisen Reduktion des Rastmoments führt, und die ausgewählte Welle oder ausgewählten Wellen mit der Grundwelle überlagert wird bzw. werden. The invention achieves the stated object with regard to the method in that, to reduce the detent torque for the excitation field, a selection of at least one harmonic wave is taken from the harmonic waves related to the fundamental wave which, when superimposed with the fundamental wave, results in at least a partial reduction of the detent torque and the selected wave or waves are superimposed with the fundamental wave.

Wird zum Reduzieren des Rastmoments für das Erregerfeld eine Auswahl wenigstens einer harmonischen Welle, von den zur Grundwelle bezogenen harmonischen Wellen, getroffen, die bei Überlagerung mit der Grundwelle zu einer wenigstens teilweisen Reduktion des Rastmoments führt, dann kann zunächst eine einfache Verfahrensvorschrift vorgegeben werden, anhand der auf ein Rastmoment einer elektrischen Maschine eingewirkt werden kann, ohne dass damit zwangsweise eine Verringerung des mittleren Antriebsmoments des Motors in Kauf genommen werden muss, wenn die ausgewählte Welle oder ausgewählten Wellen mit der Grundwelle überlagert wird bzw. werden. Zu diesem Zweck muss lediglich aus der harmonischen Welle oder den harmonischen Wellen solch eine Auswahl getroffen werden, anhand der auf die Anteilskomponente des Rastmoments vermindert eingewirkt werden kann, die der Grundwelle zuzurechnen ist. Damit kann nämlich diese Anteilskomponente reduziert werden, die zu einer besonderen Verringerung des Rastmoments bzw. des Gesamtrastmoments führen kann. Hierfür muss die Harmo- nische bzw. die Modulation von einzelnen Harmonischen lediglich eine Anteilskomponente aufweisen, die in der Frequenz mit der Anteilskomponente des Rastmoments der Grundwelle übereinstimmt, so dass eine bestehende Gegenphasigkeit genützt werden kann, die Anteilskomponenten des Rastmoments der Grundwelle zu verringern. Um zu vermeiden, dass nun die Harmonische bzw. die harmonische Welle oder Harmonischen auch Einfluss auf die induzierte Spannung hat bzw. haben, wird weiter vorgeschlagen, dass die Topologie der Synchronmaschine die Bedingung erfüllen muss, nämlich dass der größte gemeinsame Teiler der Nutanzahl (Ns) und Polpaaranzahl (pz) gleich Nutanzahl (Ns) durch m ist (ggT(Ns,pz)=Ns/m). Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei Erfüllung dieser Bedingung und einer konzentrierten Wicklungsausführung ein Abbild der auf die Grundwelle modulierten Harmonischen in der induzierten Spannung vermieden werden kann, wenn solch eine Harmonische gewählt wird, deren Wicklungsfaktor verschwindend gering, insbesondere null, ist. Es braucht nicht weiter erwähnt zu werden, dass das Erregerfeld durch andere Wellen geprägt werden kann, insbesondere durch Nutungseffekte, Exzentrizitäten, Toleranzen und so weiter. Entscheidend für die Reduktion des Rastmoments ist, dass wenigstens eine Überlagerung mit mindestens einer ausgewählten harmonischen Welle und der Grundwelle durchgeführt wird. If a selection of at least one harmonic wave, from the harmonic waves related to the fundamental wave, is taken to reduce the cogging torque for the excitation field, which leads to an at least partial reduction of the cogging torque when superimposed with the fundamental wave, then a simple procedure rule can first be specified which can be acted upon by a cogging torque of an electric machine, without necessarily forcing a reduction in the mean drive torque of the motor must be taken into account when the selected wave or selected waves is superimposed or with the fundamental wave. For this purpose, it is only necessary to make such a selection from the harmonic wave or the harmonic waves, by means of which it is possible to reduce the proportion of the cogging torque attributable to the fundamental wave. Thus, this proportion component can be reduced, which can lead to a special reduction of the cogging torque or the total rest moment. For this, the harmonic niche or the modulation of individual harmonics have only a share component that coincides in frequency with the component component of the cogging torque of the fundamental wave, so that an existing antiphase can be used to reduce the component components of the cogging torque of the fundamental wave. In order to avoid that the harmonic or the harmonic wave or harmonic also has influence on the induced voltage, it is further proposed that the topology of the synchronous machine must satisfy the condition that the largest common divisor of the number of slots (Ns ) and pole pair number (pz) is equal to the number of slots (Ns) by m (gcd (Ns, pz) = Ns / m). It has been found that, when this condition and a concentrated winding design are fulfilled, an image of the fundamental-modulated harmonics in the induced voltage can be avoided if such a harmonic whose winding factor is negligibly small, in particular zero, is chosen. Needless to say, the field of excitation can be characterized by other waves, in particular by grooving effects, eccentricities, tolerances and so on. Decisive for the reduction of the cogging torque is that at least one superposition with at least one selected harmonic wave and the fundamental wave is performed.

Vereinfachte Verfahrensbedingungen können weiter geschaffen werden, wenn die Grundwelle mit mindestens einer ausgewählten harmonischen Welle überlagert wird, welche harmonische Welle bzw. harmonischen Wellen eine Anteilskomponente des Nutrastmoments gleicher Ordnung zur von der Grundwelle erzeugten anderen Anteilskomponente des Nutrastmoments erzeugt bzw. erzeugen. Bestehen nämlich Harmonische mit gleicher Ordnung und/oder im Wesentlichen gegenläufiger Phasenlage in deren Anteilskomponente zur Anteilskomponente der Grundwelle, was beispielsweise aufgrund der Motortopologie der Fall sein kann, so kann ohne besondere Modulationsmaßnahmen auf das Rastmoment Einfluss genommen werden, indem diese Welle zur Überlagerung mit der Grundwelle herangezogen wird. Auf das Rastmoment kann weiter Einfluss genommen werden, wenn die Grundwelle mit mindestens einer ausgewählten harmonischen Welle überlagert wird, wobei mindestens eine Überlagerung von Grundwelle und ausgewählter harmonischer Welle bzw. harmonischen Wellen eine Anteilskomponente des Nutrastmoments gleicher Ordnung zur von der Grundwelle erzeugten anderen Anteilskomponente erzeugt. Es kann nämlich sowohl jede magnetische Welle für sich, als auch die Überlagerung unterschiedlicher magnetischer Wellen ein Nutrastmoment ausbilden. Simplified process conditions can be further provided if the fundamental wave is superimposed with at least one selected harmonic wave, which harmonic waves generate a share component of the same-order cogging torque to the other nugget moment component component generated by the fundamental wave. Existence harmonics with the same order and / or substantially opposite phase in their share component to share component of the fundamental wave, which may be the case for example due to the motor topology, so can be taken without special modulation measures on the cogging torque by this wave for superimposition with the Fundamental wave is used. On the cogging torque can be further influenced when the fundamental wave is superimposed with at least one selected harmonic wave, wherein at least one superimposition of fundamental wave and selected harmonic wave or harmonic waves generates a component component of the same moment Nutrastmoments to the other component component generated by the fundamental wave. Namely, it is possible for each magnetic wave to form a cogging moment as well as the superposition of different magnetic waves.

Vorstehende Tabelle zeigt ein Beispiel, bei dem die Grundwelle für sich ein Nutrastmoment der Ordnung ni ausbildet. Durch das Hinzufügen einer geeigneten Oberwelle der auf die Grundwelle bezogenen Oberwellen kann auch durch die Überlagerung von Grund- und Oberwelle ein Nutrastmoment der Ordnung Π3 ausgebildet werden. Es kann nun durch geeignete Auswahl von Oberwelle(n) erreicht werden, dass mindestens durch eine Überlagerung aus Oberwelle und Grundwelle eine Nutrastkomponente erzeugt wird, die die gleiche Ordnung wie die Anteilskomponente, die durch die Grundwelle allein erzeugt wird, aufweist. Das bedeutet für das Beispiel, dass ni = n₃ gilt. Bei im Wesentlichen gegenläufiger Phasenlage der beiden Anteilskomponenten kann dies zu einer Rastmomentreduktion führen. The table above shows an example in which the fundamental forms a nugget moment of order ni. By adding a suitable harmonic of the harmonics related to the fundamental wave, it is also possible to form a cogging moment of order Π3 by superposing the fundamental and harmonic waves. It can now be achieved by suitable selection of harmonic wave (s) that at least a superposition of harmonic and fundamental wave produces a nutrient component which has the same order as the component of the component produced by the fundamental wave alone. This means for the example that ni = n ₃ . If the phase relationship of the two component components is substantially opposite, this can lead to a reduction in the indexing moment.

Um eine besondere Reduktion des Rastmoments ermöglichen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Amplitude und/oder der Phasenwinkel der Grundwelle und mindestens einer ausgewählten harmonischen Welle oder den ausgewählten harmonischen Wellen zueinander eingestellt werden. Vorzugsweise wird die Amplitude der Harmonischen gegenüber der Amplitude der Grundwelle eingestellt bzw. die Amplitude der Harmonischen wird derart gewählt, dass sich damit das Rastmoment verringert. Außerdem kann über dieses Einstellen auf einfache Weise Einfluss auf ein erreichbares mittleres Moment der Synchronmaschine genommen werden, um damit beispielsweise eine Verringerung zu vermeiden. Außerdem kann die Phasen- Verschiebung der Anteilskomponente des Nutrastmoments der ausgewählten Harmonischen zur Phase der Anteilskomponente des Nutrastmoments der Grundwelle beispielsweise auf einen Wert zwischen 90° und 270°, vorzugsweise auf 180°, eingestellt werden. In order to enable a particular reduction of the cogging torque, it is proposed that the amplitude and / or the phase angle of the fundamental wave and at least one selected harmonic wave or the selected harmonic waves are adjusted to one another. Preferably, the amplitude of the harmonics with respect to the amplitude of the fundamental wave is set or the amplitude of the harmonics is chosen such that thus reduces the cogging torque. In addition, this adjustment can be used to easily influence an achievable mean moment of the synchronous machine, in order to avoid a reduction, for example. In addition, the phase Shift the proportion component of the Nutrastmoments the selected harmonics to the phase of the proportion component of the Nutrastmoments the fundamental wave, for example, to a value between 90 ° and 270 °, preferably set to 180 °.

Weist mindestens eine Welle der ausgewählten Wellen einen kleineren Wicklungsfaktor als die Grundwelle auf, dann kann ein Einfluss der Überlagerung von Harmonischer und Grundwelle auf die induzierte Spannung gering gehalten werden. Insbesondere können damit besonders laufruhige elektrische Maschinen geschaffen werden, wenn der Wicklungsfaktor kleiner gleich 0,25, vorzugsweise 0, ist. If at least one wave of the selected waves has a smaller winding factor than the fundamental, an influence of the superposition of harmonic and fundamental on the induced voltage can be kept small. In particular, so that particularly smooth-running electrical machines can be created when the winding factor is less than or equal to 0.25, preferably 0 ,.

Um auf das mittlere Moment der Synchronmaschine besonders Einfluss nehmen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Überlagerung der Grundwelle mit mindestens einer Welle der ausgewählten harmonischen Wellen ein Erregerfeld mit einer Amplitude kleiner gleich der Amplitude der Grundwelle erzeugt. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann dadurch selbst bei vermindertem Rastmoment ein gleich bleibendes mittleres Moment - teilweise sogar ein erhöhtes Moment - ermöglicht werden. Aus dem Stand der Technik bekannte Verluste sind nämlich durch vergrößerte Parameter am Erregerfeld auf einfache Weise ausgleichbar, was gegenüber dem Stand der Technik trotz einem reduzierten Nutrasten unverändert hohe mittlere Momente gewährleisten kann. In order to be able to exert particular influence on the mean moment of the synchronous machine, it is proposed that the superposition of the fundamental wave with at least one wave of the selected harmonic waves generates an exciter field with an amplitude smaller than or equal to the amplitude of the fundamental wave. In contrast to the prior art, even with a reduced cogging torque, a constant mean moment can be achieved - sometimes even an increased moment. Namely, known from the prior art losses can be compensated in a simple manner by increased parameters on the exciter field, which despite the reduced state of the art, can ensure unchanged high average moments despite a reduced cogging.

Insbesondere hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Grundwelle mit mindestens einer harmonischen Welle ungerader Ordnungszahl, insbesondere der harmonischen Welle dritter Ordnung, überlagert wird. Überraschend konnte nämlich insbesondere festgestellt werden, dass gerade die dritte harmonische Welle ideal zur Verringerung des Rastmoments verwendet werden kann, weil diese Harmonische einerseits häufig eine Anteilskomponente gleicher Ordnung verglichen mit der Anteilskomponente der Grundwelle am Nutrasten erzeugt, andererseits häufig auch keinen Einfluss auf die induzierte Spannung der Maschine zeigte, und damit bei der Berechnung der Synchronmaschine nicht weiter berücksichtigt werden muss. Weist mindestens eine ausgewählte harmonische Welle (14) im Toleranzbereich von +/- einer Viertelperiode bezogen auf die jeweilige harmonische Welle (14) gegenüber dem Nulldurchgang der Grundwelle (15) mindestens einen benachbarten Nulldurchgang (34), insbesondere mindestens eine ausgewählte harmonische Welle mindestens einen mit der Grundwelle (15) gemeinsamen Nulldurchgang (34), auf, dann können die Rastmomentanteile verbessert genützt werden, um ein besonders reduziertes Gesamtrastmoment zu ermöglichen. In particular, it has proved to be advantageous if the fundamental wave is superimposed with at least one harmonic wave of odd atomic number, in particular of the third order harmonic wave. In particular, it has surprisingly been found that it is precisely the third harmonic wave that can be used ideally for reducing the cogging torque, because this harmonic often produces a share component of the same order compared to the component component of the fundamental wave on the cogging key, but often also has no influence on the induced voltage showed the machine, and therefore need not be considered in the calculation of the synchronous machine. Has at least one selected harmonic wave (14) in the tolerance range of +/- a quarter period relative to the respective harmonic wave (14) relative to the zero crossing of the fundamental wave (15) at least one adjacent zero crossing (34), in particular at least one selected harmonic wave at least one with the fundamental shaft (15) common zero crossing (34), on, then the cogging torque components can be used improved to allow a particularly reduced total rest torque.

Vereinfachte Verfahrensbedingungen können sich weiter ergeben, wenn die Amplitude der Grundwelle kleiner gleich 127% der Amplitude des Erregerfelds eingestellt wird. Diese Bereichsgrenze konnte durch Versuche bestätigt werden, indem sich bei höher gelegenen Amplitudenwerten eine nachteilige Einflussnahme auf das Drehverhalten des Rotors der elektrischen Maschine einstellte. Anhand der Obergrenze von 127% ist somit eine einfache Verfahrensregel gegeben, anhand der ein Nutrasten einer elektrischen Maschine, insbesondere Synchronmaschine, verringert werden kann. Simplified process conditions may continue to result if the amplitude of the fundamental is set equal to or less than 127% of the amplitude of the exciter field. This range limit could be confirmed by experiments in that at higher amplitude values an adverse effect on the rotational behavior of the rotor of the electric machine was established. Based on the upper limit of 127% is thus given a simple procedural rule by which a cogging of an electrical machine, in particular synchronous machine, can be reduced.

Auf einfache Weise kann die Überlagerung von Grundwelle und ausgewählter harmonischer Weller zumindest über eine Teilstrecke mit Hilfe des Verlaufs wenigstens einer der zueinander zugewandten Stator- und Rotor-/Aktorg renzflächen ausgebildet werden. Beispielsweise kann bei Rotoren mit oberflächenmontierten Magneten die Grenzfläche der Permanentmagneten entsprechend dem gewünschten Erregerfeldverlauf konstruiert werden. Bei Rotoren mit eingebetteten Magneten kann beispielsweise die dem Stator zugewandte Grenzfläche entsprechend dem gewünschten Erregerfeldverlauf ausgebildet werden. In a simple way, the superimposition of the fundamental wave and selected harmonic Weller at least over a section with the help of the course of at least one of the mutually facing stator and rotor / Aktorg renzflächen be formed. For example, in rotors with surface-mounted magnets, the interface of the permanent magnets can be designed according to the desired field excitation. In the case of rotors with embedded magnets, for example, the boundary surface facing the stator can be formed in accordance with the desired exciting field profile.

Ein derartiges Erregerfeld kann aber auch erzeugt werden, indem dies mit Hilfe einer örtlichen Verteilung und/oder des örtlichen Verlaufs der Magnetisierungsrichtung und/oder des örtlichen Verlaufs der Magnetisierungsstärke von permanentmagnetischen Werkstoffen ausgebildet wird. Beispielsweise können hierfür Permanentmagneten verwendet und mit deren örtlichen Verteilung bzw. deren örtlich unterschiedlichen Magnetisierung das Erregerfeld entsprechend ausgebildet werden. Die Erfindung hat sich außerdem die Aufgabe gestellt, eine elektrische Maschine der eingangs geschilderten Art derart auf konstruktive Weise zu verändern, dass trotz eines hohen mittleren Moments lediglich mit geringem Nutrasten zu rechnen ist, insbesondere ein Nutrasten ausgelöscht werden kann. However, such a field of excitation can also be generated by this by means of a local distribution and / or the local course of the magnetization direction and / or the local course of the magnetization of permanent magnetic materials is formed. For example, permanent magnets can be used for this purpose and, with their local distribution or their locally different magnetization, the excitation field can be designed accordingly. The invention has also set itself the task of an electric machine of the type described in such a constructive way to change that despite a high average torque is expected only with low cusps, in particular a cogging can be extinguished.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung dadurch, dass die Konstruktion des Rotors/Aktors und/oder Stators entsprechend einer Erzeugung eines Erregerfelds, aufweisend eine Überlagerung der Grundwelle mit mindestens einer, aus den auf die Grundwelle bezogenen harmonischen Wellen ausgewählten harmonischen Welle, die bei Überlagerung mit der Grundwelle zu einer wenigstens teilweisen Reduktion des Rastmoments führt, ausgebildet ist. The invention solves the stated object with regard to the device in that the construction of the rotor / actuator and / or stator corresponding to generation of an exciting field comprising superimposing the fundamental wave with at least one harmonic wave selected from the harmonic waves related to the fundamental wave when superimposed with the fundamental wave leads to an at least partial reduction of the cogging torque is formed.

Ist die Konstruktion des Rotors/Aktors und/oder Stators entsprechend einer Erzeugung eines Erregerfelds, aufweisend eine Überlagerung der Grundwelle mit mindestens einer aus den auf die Grundwelle bezogenen harmonischen Wellen ausgewählten harmonischen Welle, die bei Überlagerung mit der Grundwelle zu einer wenigstens teilweisen Reduktion des Rastmoments führt, ausgebildet, dann kann eine besonders laufruhige elektrische Maschine geschaffen werden. Das Rastmoment solch einer Maschine kann nämlich vergleichsweise gering ausfallen, ohne dass mit einer derartigen Konstruktion mit einer Reduktion des mittleren Moments der Maschine gerechnet werden muss. Damit kann außerdem eine kostengünstig herstellbare und standfeste Maschine geschaffen werden. Is the construction of the rotor / actuator and / or stator according to generation of an exciting field, comprising a superimposition of the fundamental wave with at least one selected from the harmonic waves related to the fundamental wave harmonic wave when superimposed with the fundamental wave to an at least partial reduction of the cogging torque leads, trained, then a particularly smooth running electrical machine can be created. The cogging torque of such a machine can namely be comparatively low, without having to expect such a construction with a reduction of the average torque of the machine. This also allows a cost-effectively manufactured and stable machine can be created.

Weist das Erregerfeld eine Abhängigkeit von einer konstruktiven Ausbildung wenigstens einer Grenzfläche, insbesondere von spaltseitigen permanentmagnetischen und/oder ferromag netischen Werkstoffen, auf, dann kann auf einfache Weise eine Konstruktion zur Ausbildung eines Erregerfelds geschaffen werden. Derartige Grenzflächen können sich beispielsweise zwischen Luft und Material bzw. selbst zwischen den aufeinander folgenden Materialien ausbilden. Auf konstruktiv einfache Weise kann auch ein Erregerfeld geschaffen werden, was eine Abhängigkeit von mindestens einer örtlichen Verteilung wenigstens eines Werkstoffs und/oder mindestens einer örtlichen Verteilung wenigstens einer Werkstoffeigenschaft aufweist. Does the exciter field a dependence on a structural design of at least one interface, in particular of gap-side permanent magnetic and / or ferromag netic materials on, then can be easily created a construction for the formation of a field exciter. Such interfaces can form, for example, between air and material or even between the successive materials. In a structurally simple way, an excitation field can be created, which has a dependence on at least one local distribution of at least one material and / or at least one local distribution of at least one material property.

Die Konstruktion kann noch weiter vereinfacht werden, wenn die örtliche Verteilung der magnetischen Werkstoffeigenschaften zumindest in Teilbereichen eine homogene oder in Richtung und/oder Amplitude örtlich unterschiedlich verteilte Magnetisierung aufweist. Damit kann nämlich auf einfache Weise ein Erregerfeld erzeugt werden, auf dessen Grundlage mit einem verminderten Rastmoment gerechnet werden kann. The construction can be further simplified if the local distribution of the magnetic material properties has a homogenous or at least partially distributed magnetization in the direction and / or amplitude, at least in some areas. Thus, namely, a field of excitation can be generated in a simple manner, on the basis of which a reduced cogging torque can be expected.

Eine derartige Verminderung kann auch auf konstruktiv einfache Weise ermöglicht werden, indem der Rotor/Aktor und/oder Stator zumindest eine Sättigungszone, insbesondere in Form von Sättigungsstegen zum Beispiel bei eingebetteten Permanentmagneten, aufweist. Such a reduction can also be made possible in a structurally simple manner in that the rotor / actuator and / or stator has at least one saturation zone, in particular in the form of saturation webs, for example in the case of embedded permanent magnets.

Entspricht die Amplitude mindestens einer der ausgewählten harmonischen Wellen dem Betrag mit einer eventuellen Schwankungsbreite von bis zu +25 bis -25 Prozent, vorzugsweise von bis zu +10 bis -10 Prozent, der maximalen Amplitude des Erregerfelds, um den die Amplitude der Grundwelle gegenüber der maximalen Amplitude des Erregerfelds erhöht ist, dann kann mit einem verminderten Rastmoment gerechnet werden. Es können sich nämlich dadurch die Anteilskomponenten der Wellen an dem Rastmoment vorteilhaft kompensieren. Is the amplitude of at least one of the selected harmonic waves equal to the magnitude with a potential variation of up to +25 to -25 percent, preferably up to +10 to -10 percent, of the maximum amplitude of the excitation field by which the amplitude of the fundamental is maximum amplitude of the exciter field is increased, then can be expected with a reduced cogging torque. Because of this, the component components of the shafts can advantageously be compensated for at the cogging torque.

Folgt bei einem im Wesentlichen radialen Austritt des Luftspaltfelds, insbesondere bei ferromagnetischer Polschuhgestaltung und/oder permanentmagnetischer Polschuhgestaltung, die Höhe H(phi) der Polausbildung im Wesentlichen proportional dem Verlauf der Amplitude des Erregerfelds, dann kann auf einfache Weise ein Nutrasten bei derartigen elektrischen Maschinen vermindert werden. Im Allgemeinen wird erwähnt, dass man bei elektrischen Maschinen den Verlauf der Kontur der Grenzfläche in einem weiten Bereich anhand einer Funktion H(phi) durch die Formel einstellen kann: If, at a substantially radial exit of the air gap field, in particular in the case of ferromagnetic pole shoe design and / or permanent magnet pole shoe design, the height H (phi) of the pole formation essentially follows the progression of the amplitude of the excitation field, then in a simple manner a cogging in such electrical machines can be reduced become. In general, it is mentioned that in electric machines, the course of the contour of the interface can be set in a wide range by a formula H (phi) by the formula:

H (phi) = c(phi) + p * [a_{ * sin( phi + alpha , ) + ^ {a_n * sin( n * (phi + alpha _n ))}] H (phi) = c (phi) + p * [a _{ * sin (phi + alpha,) + ^ {a _n * sin (n * (phi + alpha _n ))}]

«  "

c(phi) Offset;  c (phi) offset;

p ein Proportionalitätsfaktor, mithilfe dessen der Term in der rechteckigen p is a proportionality factor by which the term in the rectangular

Klammer auf einen Maximalwert von 1 normiert wird; Clamp is normalized to a maximum value of 1;

ai die Amplitude der Grundwelle;  ai is the amplitude of the fundamental wave;

a_n die Amplitude der ausgewählten n-ten Harmonischen; a _{n is} the amplitude of the selected n th harmonic;

alphai der Verschiebungswinkel der Grundwelle;  alphai the displacement angle of the fundamental wave;

alpha_n der Verschiebungswinkel der ausgewählten n-ten Harmonischen; alpha _{n is} the shift angle of the selected n-th harmonic;

phi der elektrischen Winkel;  phi of the electrical angle;

Insbesondere kann bei Auswahl der dritten Harmonischen a1 und a3 so eingestellt werden, dass a1 gegenüber dem Wert 1 um einen Betrag x erhöht wird und a3 den Wert von x aufweist. Vorteilhaft kann dieser Betrag x kleiner gleich 0,47 gewählt werden. Weiters können vereinfachte Verfahrensbedingungen geschaffen werden, indem der Offset c(phi) winkelunabhängig gemacht wird, im Besonderen wenn der Offset c(phi) zum Beispiel bei Permanentmagneten zu Null gesetzt wird. In particular, upon selection of the third harmonic a1 and a3, it can be set so that a1 is increased by an amount x compared to the value 1 and a3 has the value of x. Advantageously, this amount x less than or equal to 0.47 can be selected. Furthermore, simplified process conditions can be created by making the offset c (phi) angle independent, especially when the offset c (phi) is zeroed, for example, with permanent magnets.

Im Gegensatz dazu kann im Falle, dass das Luftspaltfeld im Wesentlichen nicht radial austritt, insbesondere bei permanentmagnetischer Polschuhgestaltung mit im Wesentlichen nicht radialer Magnetisierung, die Höhe H(phi) der Polausbildung im Wesentlichen proportional dem Verlauf der winkelabhängigen Amplitude des Errger- felds mit einer winkelabhängigen Verlaufskorrektur folgen, wodurch auch damit auf einfache Weise ein Nutrasten reduziert werden kann. Eine Verlaufskorrektur kann beispielsweise konstruktiv gelöst werden, indem der Verlauf der Kontur der Grenzfläche, der bei im Wesentlichen radialem Austritt des Magnetfelds aus den zueinander zugewandten Grenzflächen üblicherweise durch H(phi) beschrieben werden kann, durch L(phi) ausgedrückt werden kann: L(phi) = H(phi)/Korrektur(phimech); In contrast, in the case where the air gap field does not substantially exit radially, in particular in the case of permanent-magnet pole shoe design with substantially non-radial magnetization, the height H (phi) of the pole formation can be substantially proportional to the variation of the angle-dependent amplitude of the exciter field with an angle-dependent one Follow course correction, which also so that in a simple way a Nutrasten can be reduced. A course correction can be achieved, for example, constructively, by the course of the contour of the boundary surface, which can be usually described by H (phi) at substantially radial exit of the magnetic field from the interfaces facing each other, by L (phi) can be expressed: L (phi) = H (phi) / correction (phimech);

Phimech stellt den mechanischen Winkel dar, dieser ist für die Gestaltung eines jeden Polschuhs immer für die Polmitte auf 0 zu setzen; Phimech represents the mechanical angle, this is to set for the design of each pole piece always for the Polmitte to 0;

Korrektur(phimech) = 1/cos(phimech);  Correction (phimech) = 1 / cos (phimech);

Um ein Toleranzband zu berücksichtigen, wird vorgeschlagen, dass die winkelabhängige Kontur K(phi) der Polausbildung der Höhe H(phi) oder der Höhe H(phi) mit winkelabhängiger Verlaufskorrektur mit einer Schwankungsbreite von bis zu +25 bis -25 Prozent, vorzugsweise von bis zu +10 bis -10 Prozent, bezogen auf den Maximalwert von Höhe H(phi) oder von Höhe H(phi) mit winkelabhängiger Verlaufskorrektur, folgt. In order to take into account a tolerance band, it is proposed that the angle-dependent contour K (phi) of the pole formation of the height H (phi) or the height H (phi) with angle-dependent course correction with a fluctuation range of up to +25 to -25 percent, preferably from up to +10 to -10 percent, based on the maximum value of height H (phi) or height H (phi) with angle-dependent slope correction.

Im Allgemeinen wird weiter erwähnt, dass bei Maschinen die Periodizität des Nutrastmoments bezüglich der der Leistungsübertragung dienlichen Bewegung, hervorgerufen durch eine beliebige, einzelne harmonische Welle, von den zur Grundwelle bezogenen harmonischen Wellen, mithilfe folgender Formel berechnet werden kann: In general, it is further mentioned that in machines, the periodicity of the nutritive torque with respect to the power transmission movement caused by any single harmonic wave from the harmonic waves related to the fundamental wave can be calculated by the following formula:

Dabei bezeichnet n_c die Periodizität des Nutrastens bezogen auf die Periodizität der Grundwelle, beide Periodizitäten bezogen auf die der Leistungsübertragung dienlichen Bewegung, Where n _c denotes the periodicity of the Nutrastens related to the periodicity of the fundamental wave, both periodicities related to the power transmission useful movement,

N_s die Anzahl der Statornuten, N _{s is} the number of stator slots,

p_z die Polpaarzahl des Erregerteils und p _{z is} the pole pair number of the exciter part and

n_m die auf die Periodizität des Verlaufs der Grundwelle bezogene Periodizität der betrachteten harmonischen Welle. Beispielsweise wäre für die Betrachtung der Grundwelle n_m gleich 1 und für die Betrachtung der auf die Grundwelle bezogenen dritten Oberwelle n_m gleich 3 zu setzen. n _{m is} the periodicity of the considered harmonic wave related to the periodicity of the course of the fundamental wave. For example, for the consideration of the fundamental wave n _{m would be} equal to 1 and for the consideration of the third harmonic related to the fundamental wave n _m equal to 3.

Daraus ergeben sich für unterschiedliche Anzahl an Statornuten N_s und Polpaarzahlen p₂ folgende Periodizitäten des Nutrastmoments: The result for different numbers of stator slots N _s and pole pair numbers p _{2 are the} following periodicities of the cogging torque:

Die vorstehend angeführte Tabelle dient als Beispiel für ausgewählte Wellen des Magnetfelds ausgewählter Nut-/Polpaarzahlkombinationen. Diese Tabelle beinhaltet nicht die zuvor angeführten Überlagerungen von Wellen mit unterschiedlichen Ordnungszahlen. The above table serves as an example of selected waves of the magnetic field of selected groove / pole pair number combinations. This table does not include the previously mentioned superpositions of waves with different atomic numbers.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Short description of the drawing

In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand anhand von Ausführungsbeispielen beispielsweise dargestellt. Es zeigen In the figures, the subject invention is illustrated by way of example by way of example. Show it

Fig. 1 eine Schnittansicht auf eine Synchronmaschine nach dem Stand der Technik,  1 is a sectional view of a synchronous machine according to the prior art,

Fig. 2 einen vergrößerter Ausschnitt der Schnittansicht der Fig. 1 ,  2 is an enlarged detail of the sectional view of FIG. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht auf eine erfindungsgemäße Synchronmaschine, 3 is a sectional view of a synchronous machine according to the invention,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Schnittansicht der Fig. 3, 4 is an enlarged detail of the sectional view of FIG. 3,

Fig. 5a und 5b eine Darstellung zum Verlauf von Erregerfeldern, Fig. 6 Momentenverläufe der Synchronmaschinen nach den Figuren 1 und 3, Fig. 7a, 7b und 7c eine vergrößerte Schnittansicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit reduziertem Rastmoment, 5a and 5b is a representation of the course of exciter fields, 6 shows torque profiles of the synchronous machines according to FIGS. 1 and 3, FIGS. 7a, 7b and 7c show an enlarged sectional view of a further embodiment of the invention with reduced cogging torque,

Fig. 8 eine alternative Ausgestaltung eines Zahns des Stators nach Fig. 1 , 8 shows an alternative embodiment of a tooth of the stator according to FIG. 1,

Fig. 9 und 10 unterschiedliche Magnetisierung von Permanentmagneten und Fig. 11 eine Darstellung zu einer eine Schwankungsbreite aufweisenden Polausbildung H(phi). FIGS. 9 and 10 show different magnetizations of permanent magnets; and FIG. 11 shows a representation of a pole formation H (phi) having a fluctuation width.

Wege zur Ausführung der Erfindung Ways to carry out the invention

Nach Fig. 1 wird eine Schnittansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten und nur teilweise dargestellten Synchronmaschine 1 gezeigt, die einen Rotor 2 und einen durch einen Spalt 3 bzw. Luftspalt 3 beabstandeten Stator 4 aufweist. In den Nuten 5 des Stators 4 sind wechselstromführende Wicklungen 6, 6', 6" etc. als Ankerwicklung vorgesehen, die ein nicht näher dargestelltes Drehfeld erzeugen. Der Rotor 2 weist Permanentmagneten 8 auf, die im Rotor 2 eingebettet vorgesehen sind. Wie insbesondere der Fig. 2 entnommen werden kann, ist zwischen Rotor 2 und Stator 4 ein in radialer Richtung verlaufender Luftspalt 3 mit konstanter Breite vorgesehen, lediglich im Bereich der Nuten 5 kommt es durch die Nuten 5 zu Veränderungen der Breite des Luftspalts 3. Die eingebetteten Permanentmagneten 8 sind derart ausgelegt, dass diese ein nach Fig. 5a gezeigtes idealisiert dargestelltes rechteckförmiges Erregerfeld 9 erzeugen können. In der Fourierzerlegung weist dieses Erregerfeld 9 eine Grundwelle 10 und mehrere harmonische Wellen 11 , 12, etc. auf, wobei davon der Einfachheit halber lediglich die dritte Harmonische 11 und die fünfte Harmonische 12 dargestellt worden ist. Andere Erregerfelder 9 sind vorstellbar, beispielsweise sinusförmig verlaufende, wie dies oftmals zur Reduktion des Rastmoments vorgeschlagen wird. Rechteckförmige Erregerfelder 9 haben jedoch gegenüber anderen Erregerfeldern den Vorteil, damit ein hohes mittleres Moment erzeugen zu können, so dass diese in der Ausgestaltung der Motortopologie von Synchronmaschinen 1 häufig berücksichtigt werden. Betrachtet man nun Grundwelle 10 und die Harmonischen 11 , 12 im Hinblick auf deren Einflüsse auf das Rastmoment, so erkennt man, dass jede dieser Wellen 10, 11 , 12 zu einer Anteilskom- ponente am gesamten Rastmoment führt, wobei diese Anteilskomponenten von der Motortopologie ebenso geprägt werden. 1 shows a sectional view of a known from the prior art and only partially shown synchronous machine 1, which has a rotor 2 and a spaced by a gap 3 and 3 air gap stator 4. AC-conducting windings 6, 6 ', 6 ", etc. are provided as armature windings in the slots 5 of the stator 4, which generate a rotating field (not shown) .The rotor 2 has permanent magnets 8, which are provided embedded in the rotor 2. 2, a radially extending air gap 3 with a constant width is provided between the rotor 2 and the stator 4, only in the area of the grooves 5 there are changes in the width of the air gap 3 through the grooves 5. The embedded permanent magnets 8 are designed to generate an idealized rectangular excitation field 9 as shown in Fig. 5a In the Fourier decomposition, this exciter field 9 has a fundamental wave 10 and a plurality of harmonic waves 11, 12, etc., of which only the third one is for simplicity Harmonic 11 and the fifth harmonic 12 has been shown. Other exciter fields 9 are conceivable, for example wise sinusoidally extending, as is often proposed to reduce the cogging torque. However, rectangular exciter fields 9 have the advantage over other exciter fields of being able to produce a high average torque, so that they are frequently taken into account in the design of the motor topology of synchronous machines 1. Considering now fundamental wave 10 and the harmonics 11, 12 with regard to their influences on the cogging torque, it can be seen that each of these waves 10, 11, 12 to a proportion of component on the entire cogging torque leads, whereby these proportions components are also characterized by the engine topology.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, das Rastmoment zu reduzieren, indem besonderes Augenmerk auf diese Anteilskomponenten 11 , 12 etc. gelegt wird. So wird die Überlagerung von Grundwelle 10 und wenigstens einer harmonischen Welle 11 dazu verwendet, das Rastmoment zu reduzieren, obwohl gerade nach dem Stand der Technik diese bekannte Überlagerung zu erhöhtem Rastmoment führen kann. Es konnte nämlich die Erkenntnis erlangt werden, dass durch eine Auswahl einer Harmonischen bzw. von Harmonischen Einfluss auf das Rastmoment genommen werden kann. So ist der Figur 5b zu entnehmen, dass das Erregerfeld 13 gegenüber dem rechteckigen Erregerfeld 9 nach Fig. 5b verändert ausgeformt ist. Das Erregerfeld 13 wird nämlich durch eine Überlagerung von einer harmonischen Welle 14 und seiner Grundwelle 15 geschaffen. Diese Überlagerung (Modulation) führt zu einem Erregerfeld 13, das zwar in der Fläche kleiner als das Erregerfeld 9 nach Fig. 5a ist, das jedoch im Gegensatz zu diesem Erregerfeld 9 einen besonderen Einfluss auf das Rastmoment hat, wie dies der Fig. 6 entnommen werden kann. In dieser Fig. 6 sind die normierten Momentenverläufe 16 und 17 dargestellt, die sich auf Grundlage der beiden Erregerfelder 9 und 13 ergeben können. So ist eindeutig im Momenten-verlauf 16 eine Oberwelle zu erkennen, die sich gegenüber der Bezugslinie 18 ausformt. Erfindungsgemäß konnte im Momentenverlauf 17 eine Auslöschung dieser Oberwelle geschaffen werden, so dass sich ein Momentenverlauf 17 im Wesentlichen ohne Momentenschwankung aufgrund eines Rastmoments einstellt. According to the invention, it is now proposed to reduce the cogging torque by paying special attention to these component parts 11, 12, etc. Thus, the superposition of fundamental wave 10 and at least one harmonic wave 11 is used to reduce the cogging torque, although just in the prior art this known superposition can lead to increased cogging torque. For it was possible to obtain the knowledge that a selection of a harmonic or harmonic influence on the cogging torque can be used. Thus, it can be seen from FIG. 5b that the field of excitation 13 is shaped differently with respect to the rectangular exciter field 9 according to FIG. 5b. Namely, the exciting field 13 is created by a superposition of a harmonic wave 14 and its fundamental wave 15. This superimposition (modulation) leads to an exciting field 13, which is smaller in area than the excitation field 9 according to FIG. 5 a, but in contrast to this excitation field 9 has a special influence on the detent torque, as shown in FIG can be. In this Fig. 6, the normalized torque curves 16 and 17 are shown, which may arise on the basis of the two exciter fields 9 and 13. Thus, a harmonic wave can be seen clearly in the course of moments 16, which forms relative to the reference line 18. According to the invention, an extinction of this harmonic wave could be created in the course of the torque 17, so that a torque curve 17 is established essentially without torque fluctuations due to a cogging torque.

Das erfindungsgemäße Erregerfeld 13 kann beispielsweise durch eine Abflachung 19 am Rotor 20 der Synchronmaschine 21 ausgebildet werden, wie dies nach Fig. 3 und 4 dargestellt worden ist und sich damit von der nach Fig. 1 und 2 dargestellten Synchronmaschine unterscheidet. Diese Abflachung 19 vergrößert zwar den Luftspalt 3 zwischen Rotor 20 und Stator 4, was jedoch wie in Fig. 6 dargestellt keinen Einfluss auf das mittlere Moment der Maschine hat - im Gegenteil, durch die erfindungsgemäße Überlagerung von Grundwelle 15 und Harmonischen 14 wird das mittlere Moment sogar verbessert, was an Hand des zum Momentenverlauf 16 erhöhten Momentenverlaufs 17 nach Fig. 6 erkannt werden kann. The exciting field 13 according to the invention can be formed, for example, by a flattening 19 on the rotor 20 of the synchronous machine 21, as has been shown in FIGS. 3 and 4 and thus differs from the synchronous machine shown in FIGS. 1 and 2. Although this flattening 19 increases the air gap 3 between the rotor 20 and stator 4, but as shown in Fig. 6 has no effect on the mean moment of the machine - on the contrary, by the inventive superposition of fundamental 15 and harmonics 14 is the even improved mean torque, which can be detected on the basis of the torque curve 16 increased torque curve 17 of FIG. 6.

Vorteilhaft wird die Grundwelle mit wenigstens einer harmonischen Welle 14 überlagert, die eine Anteilskomponente des Nutrastmoments mit gleicher Ordnung zur von der Grundwelle erzeugten Anteilskomponente des Nutrastmoments erzeugt. Hierfür hat sich die dritte Harmonische 14 als vorteilhaft heraus gestellt. Die Anteilskomponente des Nutrastmoments der dritten Harmonischen 14 stimmt nämlich für die meisten Motortopologien mit der Anteilskomponente der Grundwelle 15 in der Ordnung überein, so dass einfache Verfahrensbedingungen geschaffen werden können. Advantageously, the fundamental wave is superimposed with at least one harmonic wave 14, which generates a component component of the nutritive moment with the same order for the proportion component of the nutritive moment generated by the fundamental wave. For this purpose, the third harmonic 14 has proven to be advantageous. Namely, the share component of the third harmonic nutation torque 14 is the same as the order of magnitude of the fundamental wave 15 for most motor topologies, so that simple process conditions can be provided.

Nach den Fig. 5a und 5b kann eine erhöhte Unterdrückung des Rastmoments erkannt werden, indem nämlich die Amplitude der Grundwelle 15 und der überlagerten harmonischen Welle 14 zueinander eingestellt werden. In diesem Fall ist die Amplitude der Harmonischen 14 der Fig. 5b verringert gegenüber der Amplitude der Harmonischen 11 nach Fig. 5a, was an dem Bezugszeichen 22 erkannt werden kann. Versuche zeigten dass eine Erhöhung der Grundwelle 15 von bis zu 18% als vorteilhaft zur Verringerung des Rastmoments verwendet werden kann. According to FIGS. 5a and 5b, an increased suppression of the cogging torque can be detected, namely by adjusting the amplitude of the fundamental wave 15 and of the superimposed harmonic wave 14 relative to one another. In this case, the amplitude of the harmonic 14 of FIG. 5b is reduced compared to the amplitude of the harmonic 11 of FIG. 5a, which can be recognized by the reference numeral 22. Experiments showed that an increase of the fundamental 15 of up to 18% can be used as advantageous for reducing the cogging torque.

Gemäß den Figuren 7a, 7b und 7c wird beispielsweise das erfindungsgemäße Verfahren zur Überlagerung von Grundwelle 15 und harmonischer Welle 14 unter Verwendung des Verlaufs der dem Stator zugewandten Seite des Rotors 2 bzw. der oberflächenmontierten Permanentmagneten 8', 8" und 8"' erläutert. According to FIGS. 7a, 7b and 7c, for example, the method according to the invention for superimposing fundamental wave 15 and harmonic wave 14 using the profile of the stator-facing side of the rotor 2 and of the surface-mounted permanent magnets 8 ', 8 "and 8"' is explained.

Zunächst wird auf Grundlage der mechanischen und konstruktiven Voraussetzungen die Topologie der Synchronmaschine festgelegt, wodurch beispielsweise aneinander anschließende Permanentmagneten 8' am Rotor 2 vorgesehen werden, wie dies in Fig. 7a dargestellt ist. Durch die aneinander anschließenden Permanentmagneten 8' soll ein nahezu rechteckiges Erregerfeld 9 für ein vergleichsweise hohes mittleres Moment erzeugt werden. Solch ein Erregerfeld 9 wurde beispielsweise bereits in Fig. 5a dargestellt. Andere Erregerfelder sind dadurch nicht ausgeschlossen. First, based on the mechanical and structural requirements, the topology of the synchronous machine is determined, whereby, for example, adjoining permanent magnets 8 'are provided on the rotor 2, as shown in Fig. 7a. By the adjoining permanent magnet 8 ', a nearly rectangular exciter field 9 is to be generated for a comparatively high average torque. Such a field of excitation 9 became, for example already shown in Fig. 5a. Other pathogens are not excluded.

Im nächsten Schritt wird nun die Grundwelle 10 aus diesem Erregerfeld 9 extrahiert, wie in Fig. 5a dargestellt. In the next step, the fundamental wave 10 is extracted from this exciter field 9, as shown in FIG. 5a.

Zur Veranschaulichung wird nach Fig. 7b eine Ausführung zur Erzeugung einer Grundwelle 10 dargestellt. Dafür sind die konstant über deren Magnetbereich radial magnetisierten Permanentmagneten 8", wie in Fig. 7b dargestellt, lediglich in deren Verlauf zu ändern und so am Rotor 2 vorzusehen. Der ursprüngliche Verlauf der Permanentmagneten 8' wurde in Fig. 7b und 7c zur besseren Veranschaulichung eingetragen. For illustration, an embodiment for generating a fundamental wave 10 is shown in FIG. 7b. For this purpose, the permanent magnet 8 ", which is radially magnetized over its magnetic area, are only changed in their course, as shown in Fig. 7b, and thus provided on the rotor 2. The original course of the permanent magnets 8 'was shown in Figs. 7b and 7c for better illustration entered.

Diese Ausführung nach Fig. 7b leidet jedoch selbst wie die Ausführung nach Fig. 7a an einem vergleichsweise hohen Rastmoment. However, this embodiment according to FIG. 7b itself, like the embodiment according to FIG. 7a, suffers from a comparatively high cogging torque.

In einem weiteren Schritt wird nun wenigstens eine Harmonische 11 , 12 des Erregerfelds 9 bestimmt und auf seine Eignung zur Reduktion des Rastmoments überprüft, indem diese mit der Grundwelle 10 überlagert wird. Stimmen nämlich die Anteilskomponenten der Harmonischen 11 bzw. 12 und der Grundwelle 15 am Rastmoment derart überein, dass eine wenigstens teilweise gegenseitige Auslöschung ausgenutzt werden kann, so kann diese Harmonische 11 bzw. 12 zur Reduktion des Gesamtrastmoments herangezogen werden. In a further step, at least one harmonic 11, 12 of the excitation field 9 is now determined and checked for its suitability for reducing the cogging torque by superimposing it on the fundamental wave 10. If the component components of the harmonics 11 or 12 and of the fundamental 15 coincide at the cogging torque in such a way that an at least partially mutual cancellation can be utilized, then this harmonic 11 or 12 can be used to reduce the total rest moment.

Das Ergebnis dieser Überlagerung von ausgewählter Harmonischer 1 und Grundwelle 10 kann beispielsweise in Fig. 5b erkannt werden. Grundwelle 15 und ausgewählte Harmonische 14 führen dann zu einem Erregerfeld 13. Dieses Erregerfeld 13 kann durch den Verlauf der Permanentmagneten 8"' nachgebildet werden, wie dies in Fig. 7c dargestellt wird. Hier ist eindeutig eine vergrößerte obere Abflachung 24 gegenüber dem nach der Fig. 7b dargestellten Verlauf der Permanentmagneten 8" bzw. seiner Abflachung 24 zu erkennen, wobei dieser Unterschied anhand des Bezugszeichens 25 verdeutlicht worden ist. Damit ist ein vergleichsweise einfach handhabbares Verfahren zur Reduktion eines Rastmoments bei Synchronmaschinen geschaffen. The result of this superimposition of selected harmonic 1 and fundamental wave 10 can be recognized, for example, in FIG. 5 b. The fundamental wave 15 and selected harmonics 14 then lead to an exciting field 13. This exciting field 13 can be reproduced by the course of the permanent magnets 8 "', as shown in Fig. 7c Here is clearly an enlarged upper flattening 24 with respect to that shown in FIG 7b, or its flattening 24, which difference has been made clearer by reference numeral 25. This is a relatively easy manageable method for reducing a cogging torque created in synchronous machines.

Gemäß Fig. 8 wird eine alternative Ausgestaltung eines Zahns 26 des Stators 4 nach den Figuren 1 , 2, 3 und 4 dargestellt. Der Zahn 26 bildet auf seiner Grenzfläche 27 einen lippenförmigen Verlauf aus, anhand dessen ein Erregerfeld 13, wie beispielsweise nach Fig. 5b dargestellt, zur Reduktion des Rastmoments erzeugt werden kann. According to FIG. 8, an alternative embodiment of a tooth 26 of the stator 4 according to FIGS. 1, 2, 3 and 4 is shown. The tooth 26 forms on its interface 27 a lip-shaped course, by means of which an excitation field 13, as shown for example in FIG. 5b, can be generated to reduce the cogging torque.

Nach den Figuren 9 und 10 werden unterschiedliche Magnetisierungen von Permanentmagneten 28 und 29 dargestellt. So weist der Permanentmagnet 28 eine radiale Magnetisierung auf, wodurch im Wesentlichen radial aus der Grenzfläche 30 ein Luftspaltfeld 31 austritt. Um hier das Erregerfeld 13 zu erzeugen, folgt die Grenzfläche 30 der Kontur der Überlagerung von Grundwelle 15 und harmonischer Welle 14. According to FIGS. 9 and 10, different magnetizations of permanent magnets 28 and 29 are shown. Thus, the permanent magnet 28 has a radial magnetization, whereby an air gap field 31 emerges substantially radially from the boundary surface 30. In order to generate the exciting field 13 here, the boundary surface 30 follows the contour of the superimposition of fundamental wave 15 and harmonic wave 14.

Im Gegensatz dazu wird nach Fig. 10 ein parallel magnetisierter Permanentmagnet 29 dargestellt, wodurch im Wesentlichen ein Luftspaltfeld 33 nicht-radial aus der Grenzfläche 32 austritt. Um auch in diesem Fall besonderes Erregerfeld 13 erzeugen zu können, muss zur Kontur der Überlagerung von Grundwelle 15 und harmonischer Welle 14 bzw. den harmonischen Wellen eine Verlaufskorrektur berücksichtigt werden. In contrast, a parallel magnetized permanent magnet 29 is shown in FIG. 10, whereby essentially an air gap field 33 emerges non-radially from the interface 32. In order to be able to generate special excitation field 13 in this case as well, a gradient correction must be taken into account for the contour of the superposition of fundamental wave 15 and harmonic wave 14 or the harmonic waves.

Eine vorteilhafte Reduktion des Rastmoments kann, wie in Fig. 5b dargestellt, erreicht werden, wenn die harmonische Welle 14 mit der Grundwelle 15 einen gemeinsamen Nulldurchgang 34, sowie an deren Wendepunkten 34' ein Maximum in entgegen gesetzter Richtung aufweist. An advantageous reduction of the cogging torque can, as shown in Fig. 5b, are achieved when the harmonic wave 14 with the fundamental wave 15 has a common zero crossing 34, and at their inflection points 34 'has a maximum in the opposite direction.

Gemäß Fig. 1 wird eine Darstellung zu einer eine Schwankungsbreite 35 aufweisenden Polausbildung H(phi) gezeigt. So ist im Wesentlichen in Fig. 11 dargestellt, dass bei einem im Wesentlichen radialen Austritt des Luftspaltfelds 31 bei einer permanentmagnetischen Polschuhgestaltung die Höhe H(phi) der Polausbildung 30 im Wesentlichen proportional dem Verlauf der Amplitude des Erregerfelds 13 folgt. Ebenso ist dargestellt, dass die winkelabhängige Kontur K(phi) der Polausbildung 30 der Höhe H(phi) oder der Höhe H(phi) mit winkelabhängiger Verlaufskorrektur mit einer Schwankungsbreite 35 von bis zu +25 bis -25 Prozent, vorzugsweise von bis zu +10 bis -10 Prozent, bezogen auf den Maximalwert von Höhe H(phi) oder von Höhe H(phi) mit winkelabhängiger Verlaufskorrektur, folgt. So ist strichpunktiert mit K(phi) dargestellt, dass die Kontur K(phi) im rechten Bereich H(phi) abweichend, jedoch innerhalb der Schwankungsbreite 35 verläuft. Referring to FIG. 1, a representation of a pole width H (phi) having a fluctuation width 35 is shown. Thus, it is shown substantially in FIG. 11 that with a substantially radial exit of the air gap field 31 in the case of a permanent-magnet pole shoe design, the height H (phi) of the pole formation 30 essentially proportionally follows the course of the amplitude of the exciter field 13. It is also shown that the angle-dependent contour K (phi) of the pole formation 30 of the height H (phi) or the height H (phi) with angle-dependent course correction with a fluctuation width 35 of up to +25 to -25 percent, preferably up to + 10 to -10 percent, based on the maximum value of height H (phi) or height H (phi) with angle-dependent course correction, follows. Thus, dash-dotted lines with K (phi) show that the contour K (phi) deviates in the right-hand region H (phi), but within the fluctuation range 35.

Außerdem entspricht nach Fig. 5b die Amplitude mindestens einer der ausgewählten harmonischen Wellen 14 dem Betrag x, um den die Amplitude 37 der Grundwelle 15 gegenüber der maximalen Amplitude 36 des Erregerfelds 13 erhöht ist. Eine Schwankung ^'38 ist hier angedeutet, wobei beim Betrag x eine Schwankung 38 von bis zu +25 bis -25 Prozent, vorzugsweise von bis zu +10 bis -10 Prozent, der maximalen Amplitude 36 des Erregerfelds 13 zugelassen wird, wobei in der Fig. 5b lediglich eine einseitige Schwankungsbreite 38 angedeutet worden ist. In addition, according to FIG. 5b, the amplitude of at least one of the selected harmonic waves 14 corresponds to the amount x by which the amplitude 37 of the fundamental wave 15 is increased with respect to the maximum amplitude 36 of the excitation field 13. A fluctuation ^'38 is indicated here, being admitted to the amount x is a variation of 38 up to +25 to -25 percent, preferably up to +10 to -10 percent of the maximum amplitude 36 of the excitation field 13, which in Figure 5b only one-sided fluctuation width 38 has been indicated.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : Patent claim:

1. Verfahren zur Reduktion eines Rastmoments einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Synchronmaschine, mit einem Rotor/Aktor, mit einem durch einen Spalt zum Rotor/Aktor beabstandeten Stator, mit mindestens einer am Stator und/oder am Rotor/Aktor vorgesehenen Ankerwicklung und mit einem am Stator und/oder am Rotor/Aktor vorgesehenen Erregerteil, der im Spalt ein Erregerfeld, aufweisend eine Grundwelle, erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass zum Reduzieren des Rastmoments für das Erregerfeld (13) eine Auswahl wenigstens einer harmonischen Welle (14), von den zur Grundwelle (15) bezogenen harmonischen Wellen (14), getroffen wird, die bei Überlagerung mit der Grundwelle (15) zu einer wenigstens teilweisen Reduktion des Rastmoments führt, und die ausgewählte Welle 1. A method for reducing a cogging torque of an electric machine, in particular a synchronous machine, with a rotor / actuator, with a spaced by a gap to the rotor / actuator stator, with at least one provided on the stator and / or on the rotor / actuator armature winding and with a exciter part provided on the stator and / or on the rotor / actuator, which generates in the gap an exciter field, comprising a fundamental wave, characterized in that for reducing the detent torque for the excitation field (13) a selection of at least one harmonic wave (14), of the to the fundamental wave (15) related harmonic waves (14), is taken, which leads to an at least partial reduction of the cogging torque when superimposed with the fundamental wave (15), and the selected wave

(14) oder ausgewählten Wellen mit der Grundwelle (15) überlagert wird bzw. werden. (14) or selected waves are superimposed on the fundamental wave (15).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Grundwelle2. The method according to claim 1, characterized in that the fundamental wave

(15) mit mindestens einer ausgewählten harmonischen Welle (14) überlagert wird, welche harmonische Welle (14) bzw. harmonische Wellen (14) eine Anteilskomponente des Nutrastmoments gleicher Ordnung zur von der Grundwelle (15) erzeugten anderen Anteilskomponente des Nutrastmoments erzeugt bzw. erzeugen. (15) is superimposed with at least one selected harmonic wave (14), which harmonic wave (14) or harmonic waves (14) generates or generates a proportion component of the same-moment cogging torque to the other proportion component of the cogging moment produced by the fundamental wave (15) ,

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundwelle (15) mit mindestens einer ausgewählten harmonischen Welle (14) überlagert wird, wobei mindestens eine Überlagerung von Grundwelle (15) und ausgewählter harmonischer Welle (14) bzw. harmonischen Wellen (14) eine Anteilskomponente des Nutrastmoments gleicher Ordnung zur von der Grundwelle (15) erzeugten anderen Anteilskomponente erzeugt. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the fundamental wave (15) is superimposed with at least one selected harmonic wave (14), wherein at least one superposition of the fundamental wave (15) and selected harmonic wave (14) or harmonic waves (14) generates a share component of the same-order cogging moment to the other share component generated by the fundamental wave (15).

4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduktion des Rastmoments die Amplitude und/oder der Phasenwinkel der Grundwelle (15) und mindestens einer ausgewählten harmonischen Welle (14) oder den ausgewählten harmonischen Wellen zueinander eingestellt werden. 4. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that to reduce the cogging torque, the amplitude and / or the phase angle of the fundamental wave (15) and at least one selected harmonic wave (14) or the selected harmonic waves are adjusted to each other.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Welle (14) der ausgewählten harmonischen Wellen einen kleineren Wicklungsfaktor als die Grundwelle (15), insbesondere einen Wicklungsfaktor kleiner gleich 0,25, vorzugsweise 0, aufweist. 5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that at least one wave (14) of the selected harmonic waves has a smaller winding factor than the fundamental wave (15), in particular a winding factor less than or equal to 0.25, preferably 0.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der Grundwelle (15) mit mindestens einer Welle (14) der ausgewählten harmonischen Wellen ein Erregerfeld (13) mit einer Amplitude kleiner gleich der Amplitude der Grundwelle (15) erzeugt. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the superposition of the fundamental wave (15) with at least one wave (14) of the selected harmonic waves an excitation field (13) having an amplitude equal to or less than the amplitude of the fundamental wave (15) generated.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundwelle (15) mit mindestens einer harmonischen Welle (14) ungerader Ordnungszahl, insbesondere der harmonischen Welle (14) dritter Ordnung, überlagert wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the fundamental wave (15) with at least one harmonic wave (14) odd order, in particular the harmonic wave (14) third order, superimposed.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine ausgewählte harmonische Welle (14) im Toleranzbereich von +/- einer Viertelperiode bezogen auf die jeweilige harmonische Welle (14) gegenüber dem Nulldurchgang der Grundwelle (15) mindestens einen benachbarten Nulldurchgang (34), insbesondere mindestens eine ausgewählte harmonische Welle mindestens einen mit der Grundwelle (15) gemeinsamen Nulldurchgang (34), aufweist. 8. The method of claim 1 to 7, characterized in that at least one selected harmonic wave (14) in the tolerance range of +/- a quarter period relative to the respective harmonic wave (14) relative to the zero crossing of the fundamental wave (15) at least one adjacent zero crossing (34), in particular at least one selected harmonic wave has at least one zero crossing (34) common to the fundamental wave (15).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Grundwelle (15) kleiner gleich 127% der Amplitude des Erregerfelds (13) eingestellt wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the amplitude of the fundamental wave (15) is set equal to less than 127% of the amplitude of the exciter field (13).

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der Grundwelle (15) mit mindestens einer ausgewählten harmonischen Welle (14) zumindest über eine Teilstrecke mit Hilfe des Verlaufs wenigstens einer der zueinander zugewandten Stator- und Rotor-/Aktorgrenzflächen (27, 30, 32) ausgebildet wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the superimposition of the fundamental wave (15) with at least one selected harmonic wave (14) at least over a partial section with the help of the course of at least one of the facing stator and rotor / Actuator interfaces (27, 30, 32) is formed.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der Grundwelle (15) mit mindestens einer ausgewählten harmonischen Welle (14) mit Hilfe einer örtlichen Verteilung und/oder des örtlichen Verlaufs der Magnetisierungsrichtung und/oder des örtlichen Verlaufs der Magnetisierungsstärke von permanentmagnetischen Werkstoffen, insbesondere von Permanentmagneten (8), ausgebildet wird. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the superposition of the fundamental wave (15) with at least one selected harmonic wave (14) by means of a local distribution and / or the local Course of the magnetization direction and / or the local course of the magnetization of permanent magnetic materials, in particular of permanent magnets (8) is formed.

12. Elektrische Maschine, insbesondere Synchronmaschine, mit einem Rotor/Aktor, mit einem durch einen Spalt zum Rotor/Aktor beabstandeten Stator, mit mindestens einer am Stator und/oder Rotor/Aktor vorgesehenen Ankerwicklung und mit einem am Stator und/oder Rotor/Aktor vorgesehenen Erregerteil zum Erzeugen eines eine Grundwelle aufweisenden Erregerfelds im Spalt, wobei die Konstruktion des Rotors/Aktors und/oder Stators derart ausgebildet ist, dass es zu einer Reduktion des Rastmoments kommt, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktion des Rotors/Aktors (2) und/oder Stators (4) entsprechend einer Erzeugung eines Erregerfelds (13), aufweisend eine Überlagerung der Grundwelle (15) mit mindestens einer, aus den auf die Grundwelle (15) bezogenen harmonischen Wellen ausgewählten harmonischen Welle (14), die bei Überlagerung mit der Grundwelle (15) zu einer wenigstens teilweisen Reduktion des Rastmoments führt, ausgebildet ist. 12. Electrical machine, in particular synchronous machine, with a rotor / actuator, with a spaced by a gap to the rotor / actuator stator, with at least one provided on the stator and / or rotor / actuator armature winding and with a stator and / or rotor / actuator provided exciter part for generating a fundamental wave having excitation field in the gap, wherein the construction of the rotor / actuator and / or stator is designed such that there is a reduction of the cogging torque, characterized in that the construction of the rotor / actuator (2) and or stator (4) corresponding to generation of an exciting field (13), comprising a superposition of the fundamental wave (15) with at least one harmonic wave (14) selected from the harmonic waves related to the fundamental wave (15) Basic wave (15) leads to an at least partial reduction of the cogging torque is formed.

13. Elektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Erregerfeld (13) eine Abhängigkeit von einer konstruktiven Ausbildung wenigstens einer Grenzfläche (27, 30, 32), insbesondere von spaltseitigen permanentmagnetischen und/oder ferromagnetischen Werkstoffen, aufweist. 13. Electrical machine according to claim 12, characterized in that the excitation field (13) has a function of a structural design of at least one interface (27, 30, 32), in particular of the gap-side permanent magnetic and / or ferromagnetic materials.

14. Elektrische Maschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Erregerfeld ( 3) eine Abhängigkeit von mindestens einer örtlichen Verteilung wenigstens eines Werkstoffs und/oder mindestens einer örtlichen Verteilung wenigstens einer Werkstoffeigenschaft aufweist. 14. Electrical machine according to claim 12 or 13, characterized in that the excitation field (3) has a dependence on at least one local distribution of at least one material and / or at least one local distribution of at least one material property.

15. Elektrische Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die örtliche Verteilung der magnetischen Werkstoffeigenschaften zumindest in Teilbereichen eine homogene oder in Richtung und/oder Amplitude örtlich unterschiedlich verteilte Magnetisierung aufweist. 15. Electrical machine according to claim 14, characterized in that the local distribution of the magnetic material properties has at least in some areas a homogeneous or in the direction and / or amplitude locally differently distributed magnetization.

16. Elektrische Maschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor/Aktor (2) und/oder Stator (4) zumindest eine Sättigungszone, insbesondere in Form von Sättigungsstegen zum Beispiel bei eingebetteten Permanentmagneten (8), aufweist. 16. Electrical machine according to claim 14 or 15, characterized in that the rotor / actuator (2) and / or stator (4) has at least one saturation zone, in particular in the form of saturation webs, for example in embedded permanent magnets (8).

17. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude mindestens einer der ausgewählten harmonischen Wellen (14) dem Betrag (x) mit einer eventuellen Schwankung (38) von bis zu +25 bis -25 Prozent, vorzugsweise von bis zu +10 bis -10 Prozent, der maximalen Amplitude (36) des Erregerfelds (13) entspricht, um den die Amplitude (37) der Grundwelle (15) gegenüber der maximalen Amplitude (37) des Erregerfelds (13) erhöht ist. 17. Electrical machine according to one of claims 12 to 16, characterized in that the amplitude of at least one of the selected harmonic waves (14) the amount (x) with a possible fluctuation (38) of up to +25 to -25 percent, preferably of up to +10 to -10 percent, corresponds to the maximum amplitude (36) of the exciter field (13) by which the amplitude (37) of the fundamental wave (15) is increased from the maximum amplitude (37) of the exciter field (13).

18. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem im Wesentlichen radialen Austritt des Luftspaltfelds (31), insbesondere bei ferromag netischer Polschuhgestaltung und/oder permanentmagnetischer Polschuhgestaltung, die Höhe H(phi) der Polausbildung (30) im Wesentlichen proportional dem Verlauf der Amplitude des Erregerfelds (13) folgt. 18. Electrical machine according to one of claims 12 to 17, characterized in that at a substantially radial outlet of the air gap field (31), in particular in ferromagnetic poly pole design and / or permanent magnetic Polschuhgestaltung, the height H (phi) of Polausbildung (30) essentially proportionally follows the course of the amplitude of the exciter field (13).

19. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem im Wesentlichen nicht radialen Austritt des Luftspaltfelds (31), insbesondere bei permanentmagnetischer Polschuhgestaltung mit im Wesentlichen nicht radialer Magnetisierung, die Höhe H(phi) der Polausbildung (32) im Wesentlichen proportional dem Verlauf der winkelabhängigen Amplitude des Erregerfelds (13) mit einer winkelabhängigen Verlaufskorrektur folgt. 19. Electrical machine according to one of claims 12 to 8, characterized in that at a substantially non-radial outlet of the air gap field (31), in particular in permanent magnet pole shoe design with substantially non-radial magnetization, the height H (phi) of Polausbildung (32 ) substantially proportionally follows the course of the angle-dependent amplitude of the excitation field (13) with an angle-dependent course correction.

20. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die winkelabhängige Kontur K(phi) der Polausbildung der Höhe H(phi) oder der Höhe H(phi) mit winkelabhängiger Verlaufskorrektur mit einer Schwankungsbreite (35) von bis zu +25 bis -25 Prozent, vorzugsweise von bis zu +10 bis -10 Prozent, bezogen auf den Maximalwert von Höhe H(phi) oder von Höhe H(phi) mit winkelabhängiger Verlaufskorrektur, folgt. 20. Electrical machine according to one of claims 12 to 19, characterized in that the angle-dependent contour K (phi) of the Polausbildung the height H (phi) or the height H (phi) with angle-dependent course correction with a fluctuation range (35) of up to +25 to -25 percent, preferably up to +10 to -10 percent, based on the maximum value of height H (phi) or height H (phi) with angle-dependent slope correction.