WO2022152931A1 - Producing a magnetic unit for a rotating electric machine - Google Patents

Abstract

The invention relates to a method for producing a magnetic unit (24) for a rotor (16) of a synchronous machine (10), wherein: - at least in a section plane of the magnetic unit (24), which section plane extends transversely to an axis of rotation (20) of the rotor (16), a distribution of a flux density is determined for a specified operating state of the synchronous machine (10); - at least one boundary is determined, at which the determined magnetic flux density has a specified value; - an area (32, 34, 36) is determined which is at least partially delimited by the at least one boundary, in which area the determined magnetic flux density is smaller than the specified value and/or equal to the specified value; and - the area (32, 34, 36) is in the form of a recess (38, 40, 42) in the magnetic unit (24).

Description

Herstellen einer magnetischen Einheit für eine rotierende elektrische Maschine Manufacture of a magnetic unit for a rotating electric machine

BESCHREIBUNG: DESCRIPTION:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer magnetischen Einheit für einen Läufer einer Synchronmaschine, einen Läufer für eine Synchronmaschine, eine Synchronmaschine mit einem Ständer und einem gegenüber dem Ständer drehbar angeordneten Läufer sowie ein Kraftfahrzeug mit einer rotierenden elektrischen Maschine. The invention relates to a method for producing a magnetic unit for a rotor of a synchronous machine, a rotor for a synchronous machine, a synchronous machine with a stator and a rotor arranged to rotate with respect to the stator, and a motor vehicle with a rotating electrical machine.

Verfahren zum Herstellen von magnetischen Einheiten, insbesondere für Läufer und/oder Ständer von rotierenden elektrischen Maschinen, rotierende elektrische Maschinen, vorzugsweise Synchronmaschinen, und Kraftfahrzeuge sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es dem Grunde nach eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Gattungsgemäße rotierende elektrische Maschinen werden besonders bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, beispielsweise Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen oder dergleichen, im Bereich einer jeweiligen Antriebseinrichtung eingesetzt. Sie können darüber hinaus jedoch nicht nur bei einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs sondern auch bei anderen Antriebsfunktionen zum Einsatz kommen, beispielsweise bei einem Fensterheber, bei einem Anlasser und/oder dergleichen. Methods for producing magnetic units, in particular for rotors and/or stators of rotating electrical machines, rotating electrical machines, preferably synchronous machines, and motor vehicles are extensively known in the prior art, so that separate printed evidence is not required for this. Generic rotating electrical machines are used in particular in electrically drivable motor vehicles, for example hybrid vehicles, electric vehicles or the like, in the area of a respective drive device. In addition, however, they can be used not only in a drive device of the motor vehicle but also in other drive functions, for example in a window winder, in a starter and/or the like.

Eine rotierende elektrische Maschine ist eine Vorrichtung, die in einem Motorbetrieb elektrische Energie in mechanische Energie, insbesondere in Bewegungsenergie in Form einer Rotation und/oder in einem Generatorbetrieb mechanische Energie in eine elektrische Energie umformt. Bei der Bewegung handelt es sich in der Regel um eine Drehbewegung, die vom Läufer gegenüber dem Ständer ausgeführt wird. Der Ständer ist im Unterschied zum Läufer in der Regel drehfest angeordnet, das heißt, bei der Drehbewegung handelt es sich um eine Drehbewegung des Läufers gegenüber dem Ständer. A rotating electrical machine is a device that converts electrical energy into mechanical energy, in particular into kinetic energy in the form of a rotation, and/or converts mechanical energy into electrical energy in generator operation. The movement is usually a rotary movement performed by the rotor relative to the stator. The stand is different usually non-rotatably arranged relative to the rotor, that is, the rotary movement is a rotary movement of the rotor relative to the stator.

Der Ständer und der Läufer sind mittels eines magnetischen Flusses verkettet, wodurch im Motorbetrieb die Kraftwirkung, nämlich das Drehmoment, erzeugt wird, die den Läufer gegenüber dem Ständer drehend antreibt. Im Generatorbetrieb kann dagegen dem Läufer zugeführte mechanische Energie in Form eines Drehmoments in elektrische Energie umgewandelt werden. Zu diesem Zweck weist der Ständer und der Läufer in der Regel jeweils eine magnetische Einheit auf, die zumindest ständerseitig eine von einem elektrischen Strom durchflossene Wicklung umfasst. Im Ständer oder im Läufer kann die Wicklung auch zumindest teilweise Permanentmagneten aufweisen oder zumindest durch Permanentmagneten ergänzt sein. Rotierende elektrische Maschinen der gattungsgemäßen Art sind insbesondere zum Beispiel Drehfeldmaschinen, die an ein mehrphasiges, insbesondere dreiphasiges, elektrisches Energieversorgungsnetz anschließbar sind, und zwar besonders Synchronmaschinen, vorzugsweise permanenterregte und/oder fremderregte Synchronmaschinen, Synchronmaschinen mit Dämpferkäfig, Asynchronmaschinen und/oder dergleichen. Dem Grunde nach kann die rotierende elektrische Maschine jedoch auch eine Gleichspannungs- beziehungsweise Gleichstrommaschine sein. Hierbei kann es sich zum Beispiel um eine Nebenschlussmaschine oder auch eine Reihenschlussmaschine handeln. The stator and the rotor are linked by means of a magnetic flux, whereby the force effect, namely the torque, is generated during motor operation, which drives the rotor to rotate in relation to the stator. In generator operation, on the other hand, mechanical energy supplied to the rotor can be converted into electrical energy in the form of torque. For this purpose, the stator and the rotor generally each have a magnetic unit which, at least on the stator side, comprises a winding through which an electric current flows. In the stator or in the rotor, the winding can also at least partially have permanent magnets or at least be supplemented by permanent magnets. Rotating electrical machines of the generic type are in particular, for example, induction machines that can be connected to a multi-phase, in particular three-phase, electrical power supply network, specifically synchronous machines, preferably permanently excited and/or separately excited synchronous machines, synchronous machines with a damper cage, asynchronous machines and/or the like. In principle, however, the rotating electrical machine can also be a DC voltage or direct current machine. This can be a shunt machine or a series machine, for example.

Die rotierende elektrische Maschine kann sowohl als Innenläufer als auch als Außenläufer ausgebildet sein. Bei einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug dient die rotierende elektrische Maschine häufig zum Antrieb des Kraftfahrzeugs während eines bestimmungsgemäßen Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs. Daneben kann sie jedoch auch für andere Antriebsfunktionen vorgesehen sein, beispielsweise bei einem Fensterheber, bei einer Öl- und/oder Wasserpumpe und/oder dergleichen. Die Erfindungsbefasst sich insbesondere mit Synchronmaschinen. Magnetische Einheiten dienen unter anderem dem Bereitstellen und/oder Führen des magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine, insbesondere Synchronmaschine. Bei Synchronmaschinen weisen magnetische Einheiten von permanenterregten Läufern zu diesem Zweck in der Regel einen oder mehrere Permanentmagnete auf, die fest am Läufer beziehungsweise an dessen magnetischer Einheit angeordnet sind. Bei fremderregten Läufern ist läuferseitig in der Regel wenigstens eine elektrische Wicklung vorgesehen, die mit einem Gleichstrom beaufschlagt ist. The rotating electrical machine can be designed both as an internal rotor and as an external rotor. In an electrically drivable motor vehicle, the rotating electric machine is often used to drive the motor vehicle while the motor vehicle is driving as intended. In addition, however, it can also be provided for other drive functions, for example in a window winder, in an oil and/or water pump and/or the like. The invention is particularly concerned with synchronous machines. Magnetic units are used, among other things, to provide and/or conduct the magnetic flux during normal operation of the rotating electrical machine, in particular a synchronous machine. In the case of synchronous machines, magnetic units of permanently excited rotors generally have one or more permanent magnets for this purpose, which are arranged fixedly on the rotor or on its magnetic unit. In the case of separately excited rotors, at least one electrical winding is usually provided on the rotor side, to which a direct current is applied.

Auch wenn sich der Stand der Technik bewährt hat, ist es dennoch wünschenswert, das Gewicht und/oder das Trägheitsmoment des Läufers zu reduzieren. In diesem Zusammenhang schlägt zum Beispiel die US 2008/0054733 A1 vor, bei einem Läuferkern axiale Durchgangsbohrungen vorzusehen. Diese Bohrungen befinden sich jedoch in einem inneren Bereich des Läuferkerns, der in der Regel von einer Läuferwelle ausgefüllt ist. Daher lässt sich diese Lehre bei üblichen Konstruktionen von elektrischen Maschinen nur schlecht integrieren. Eine Anordnung von axialen Bohrungen in der Läuferwelle führt darüber hinaus zu Stabilitätsproblemen und dergleichen. Daher ist im Stand der Technik im Bereich der Läuferwelle in der Regel keine axiale Durchgangsbohrung vorgesehen. Even though the prior art has proven itself, it is still desirable to reduce the weight and/or the moment of inertia of the rotor. In this context, for example, US 2008/0054733 A1 proposes providing axial through holes in a rotor core. However, these holes are located in an inner area of the rotor core, which is usually filled with a rotor shaft. This teaching can therefore only be poorly integrated into conventional designs of electrical machines. An arrangement of axial bores in the rotor shaft also leads to stability problems and the like. Therefore, in the state of the art in the area of the rotor shaft there is generally no axial through bore.

Darüber hinaus beschäftigt sich die DE 10 2017 109 793 A1 mit Verfahren für eine Qualitätsüberprüfung eines Rotors. Gemäß dieser Lehre soll ein Unwuchtverhalten aufgrund eines magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine ergänzend berücksichtigt werden können. Das Gewicht sowie auch das Trägheitsmoment der rotierenden elektrischen Maschine werden in dieser Druckschrift nicht als kritisch erachtet. In addition, DE 10 2017 109 793 A1 deals with methods for checking the quality of a rotor. According to this teaching, an imbalance behavior due to a magnetic flux in the intended operation of the rotating electrical machine should be able to be additionally taken into account. The weight and also the moment of inertia of the rotating electrical machine are not considered critical in this document.

Weiterhin offenbart die DE 10 2019 123 744 A1 eine elektrische Maschine mit lokal abgestimmten Eigenschaften. Bei dieser Lehre soll ein Rotorblechpaket unterschiedliche Metalllegierungen aufweisen. Darüber hinaus können Hohlräume vorgesehen sein, um die Masse des Rotorblechpakets zu reduzieren. Furthermore, DE 10 2019 123 744 A1 discloses an electrical machine with locally coordinated properties. According to this teaching, a laminated rotor core should have different metal alloys. In addition, can Cavities may be provided to reduce the mass of the rotor core.

Der bekannte Stand der Technik liefert zwar Hinweise, ein Gewicht der elektrischen Maschine, insbesondere auch ein Trägheitsmoment des Läufers zu reduzieren, jedoch erweisen sich die bekannten Maßnahmen lediglich als begrenzt nutzbar. Besonders ein Eingriff in die magnetische Einheit des Ständers beziehungsweise des Läufers kann dazu führen, dass die magnetischen Führungseigenschaften der magnetischen Einheit gestört werden, Bereiche der magnetischen Einheit beispielsweise schneller in Sättigung geraten oder sogar insgesamt die Flussführungseigenschaften reduziert werden, sodass der gesamte verfügbare magnetische Fluss reduziert ist. Dies wirkt sich ungünstig auf den Wirkungsgrad der rotierenden elektrischen Maschine aus. Although the known state of the art provides indications for reducing the weight of the electrical machine, in particular also a moment of inertia of the rotor, the known measures prove to be of only limited use. In particular, an intervention in the magnetic unit of the stator or the rotor can lead to the magnetic guiding properties of the magnetic unit being disturbed, areas of the magnetic unit, for example, becoming saturated more quickly, or even the overall flux guiding properties being reduced, so that the entire available magnetic flux is reduced is. This has an unfavorable effect on the efficiency of the rotating electrical machine.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die magnetische Einheit für eine Läufer beziehungsweise einen Ständer dahingehend zu verbessern, dass eine Reduzierung des Gewichts und/oder des Trägheitsmoments erreicht werden kann, wobei die magnetischen Eigenschaften weitgehend erhalten bleiben sollen. It is therefore the object of the invention to improve the magnetic unit for a rotor or a stator in such a way that the weight and/or the moment of inertia can be reduced, with the magnetic properties being largely retained.

Als Lösung werden mit der Erfindung ein Verfahren, ein Läufer, eine Synchronmaschine sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen. As a solution, a method, a rotor, a synchronous machine and a motor vehicle according to the independent claims are proposed with the invention.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche. Advantageous developments result from features of the dependent claims.

1. In Bezug auf ein gattungsgemäßes Verfahren wird mit der Erfindung insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer magnetischen Einheit für einen Läufer einer Synchronmaschine vorgeschlagen, wobei: 1. With regard to a generic method, the invention proposes in particular a method for producing a magnetic unit for a rotor of a synchronous machine, wherein:

- zumindest in einer Schnittebene der magnetischen Einheit, welche Schnittebene sich quer zu einer Drehachse des Läufers erstreckt, für einen vorgegebenen Betriebszustand der Synchronmaschine eine Verteilung einer magnetischen Flussdichte ermittelt wird,- at least in a sectional plane of the magnetic unit, which sectional plane extends transversely to an axis of rotation of the rotor, a distribution of a magnetic flux density is determined for a specified operating state of the synchronous machine,

- wenigstens eine Grenzlinie ermittelt wird, an der die ermittelte magnetische Flussdichte einen vorgegebenen Wert aufweist,- at least one boundary line is determined at which the determined magnetic flux density has a predetermined value,

- eine von der wenigstens einen Grenzlinie zumindest teilweise abgegrenzte Fläche ermittelt wird, in der die ermittelte magnetische Flussdichte kleiner als der vorgegebene Wert und/oder gleich dem vorgegebenen Wert ist, und - an area is determined which is at least partially delimited by the at least one boundary line and in which the determined magnetic flux density is less than the specified value and/or equal to the specified value, and

- die Fläche in der magnetischen Einheit als Aussparung ausgebildet wird. - the surface in the magnetic unit is designed as a recess.

In Bezug auf eine gattungsgemäßen Läufer wird insbesondere eine magnetische Einheit vorgeschlagen, wobei zumindest in einer Schnittebene der magnetischen Einheit, welche Schnittebene sich quer zu einer Drehachse des Läufers erstreckt, wenigstens Aussparung ausgebildet ist, die eine Fläche mit einem lichten Flächenmaß aufweist, wobei die Fläche zumindest teilweise mittels wenigstens einer Grenzlinie abgegrenzt ist, an welcher eine für einen vorgebbaren Betriebszustand der Synchronmaschine ermittelte magnetische Flussdichte einen vorgebbaren Wert aufweist, sodass die ermittelte magnetische Flussdichte innerhalb der Fläche kleiner als der vorgebbare Wert und/oder gleich dem vorgebbaren Wert ist. With regard to a generic rotor, a magnetic unit is proposed in particular, wherein at least one recess is formed in at least one sectional plane of the magnetic unit, which sectional plane extends transversely to an axis of rotation of the rotor, which has a surface with a clear surface area, the surface is at least partially delimited by at least one boundary line, at which a magnetic flux density determined for a specifiable operating state of the synchronous machine has a specifiable value, so that the determined magnetic flux density within the area is less than the specifiable value and/or equal to the specifiable value.

In Bezug auf eine gattungsgemäße Synchronmaschine wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass der Läufer gemäß der Erfindung ausgebildet ist. With regard to a generic synchronous machine, the invention proposes in particular that the rotor be designed according to the invention.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Kraftfahrzeugs wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Synchronmaschine gemäß der Erfindung ausgebildet ist. With regard to a generic motor vehicle, the invention proposes in particular that the synchronous machine be designed according to the invention.

Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass die Flussdichte im bestimmungsgemäßen Betrieb bei einem vorgegebenen Betriebszustand der Synchronmaschine innerhalb der magnetischen Einheit nicht gleichmäßig verteilt ist. Diese Feststellung gilt natürlich besonders für die magnetische Einheit des Läufers. Dabei zeigt sich, dass es innerhalb der magnetischen Einheit einen oder mehrere Bereiche gibt, bei denen die ermittelte magnetische Flussdichte vergleichsweise klein gegenüber der magnetischen Flussdichte in anderen Bereichen der magnetischen Einheit ist. Basierend auf dieser Erkenntnis können an der magnetischen Einheit entsprechende Aussparungen vorgesehen werden, sodass das Gewicht der magnetischen Einheit reduziert werden kann. Ist die magnetische Einheit die eines Läufers, kann entsprechend auch das Trägheitsmoment des Läufers reduziert werden. Dadurch, dass die Aussparungen im Wesentlichen nur in Bereichen der magnetischen Einheit ausgebildet werden, an denen der magnetische Fluss vergleichsweise klein ist, können somit Auswirkungen auf die bestimmungsgemäße Funktion der Synchronmaschine, insbesondere einen Wirkungsgrad oder dergleichen, weitgehend vermieden werden. Durch die zugleich erreichte Gewichts- und/oder Trägheitsmomentreduzierung kann der Wirkungsgrad der Synchronmaschine erhöht werden, sodass in Bezug auf ein Kraftfahrzeug beispielsweise dessen Reichweite ebenfalls vergrößert werden kann. The invention is based, among other things, on the idea that the flux density is not evenly distributed within the magnetic unit during normal operation in a given operating state of the synchronous machine. This statement is of course particularly true for the magnetic unit of the rotor. It turns out that there are one or more areas within the magnetic unit in which the determined magnetic flux density is comparatively small compared to the magnetic flux density in other areas of the magnetic unit. Based on this finding, corresponding recesses can be provided on the magnetic unit, so that the weight of the magnetic unit can be reduced. If the magnetic unit is that of a rotor, the moment of inertia of the rotor can be reduced accordingly. Due to the fact that the recesses are formed essentially only in areas of the magnetic unit where the magnetic flux is comparatively small, effects on the intended function of the synchronous machine, in particular an efficiency or the like, can be largely avoided. The reduction in weight and/or moment of inertia achieved at the same time can increase the efficiency of the synchronous machine, so that, for example, the range of a motor vehicle can also be increased.

Die Aussparung wird vorzugsweise anhand einer Fläche ausgebildet, die ein lichtes Flächenmaß aufweist. Die Fläche ist durch die Grenzlinie zumindest teilweise abgegrenzt. Vorzugsweise handelt es sich bei der Grenzlinie um eine geschlossene Linie, die die entsprechende Fläche vollständig umgibt. Für die magnetische Einheit kann vorgesehen sein, dass mehrere Grenzlinien mehrere Flächen abgrenzen, die beispielsweise räumlich voneinander getrennt positioniert sein können. Darüber hinaus ist es natürlich auch möglich, dass die Grenzlinie nicht geschlossen ist, beispielsweise weil ihre gegenüberliegenden Enden an einer Oberfläche der magnetischen Einheit enden oder dergleichen. Durch die Grenzlinie kann somit die Fläche ermittelt und/oder definiert werden, in der die magnetische Flussdichte kleiner als der vorgegebene Wert und/oder gleich dem vorgegebenen Wert ist. Innerhalb der Fläche wird somit ein für die bestimmungsgemäße Funktion der Synchronmaschine im Wesentlichen nicht relevanter magnetischer Fluss geführt. Das Ausbilden der Aussparung anhand dieser Fläche wirkt sich daher im bestimmungsgemäßen Betrieb, insbesondere für den vorgegebenen Be- triebszustand, kaum aus. Dadurch kann die Gewichts- und/oder Trägheitsmomentreduzierung zu dem gewünschten Vorteil führen. The recess is preferably formed using a surface that has a clear surface area. The area is at least partially delimited by the boundary line. The boundary line is preferably a closed line which completely surrounds the corresponding area. Provision can be made for the magnetic unit that a plurality of boundary lines delimit a plurality of surfaces which, for example, can be positioned spatially separate from one another. In addition, it is of course also possible that the boundary line is not closed, for example because its opposite ends end on a surface of the magnetic unit or the like. The boundary line can thus be used to determine and/or define the area in which the magnetic flux density is less than the specified value and/or equal to the specified value. A magnetic flux that is essentially irrelevant for the intended function of the synchronous machine is thus conducted within the area. The formation of the recess based on this surface therefore has an effect during intended operation, in particular for the specified driving condition, hardly off. As a result, the reduction in weight and/or moment of inertia can lead to the desired advantage.

Der vorgegebene Wert, anhand dessen die Grenzlinie ermittelt wird, ist ein Wert für die magnetische Flussdichte, der vorzugsweise ein Bruchteil der magnetischen Flussdichte ist, die in dem vorgegebenen Betriebszustand in der magnetischen Einheit maximal auftritt. Beispielsweise kann der vorgegebene Wert etwa 10 % der vorgenannten maximalen Flussdichte, vorzugsweise etwa 4 % der vorgenannten Flussdichte oder sogar noch weniger betragen. Der vorgegebene Wert kann natürlich auch unter Berücksichtigung der Fläche angepasst werden, sodass die entsprechenden Überlegungen auch für den insgesamt geführten magnetischen Fluss angestellt werden können. Beispielsweise kann der vorgegebene Wert derart bestimmt sein, dass durch die Aussparung für den vorgegebenen Betriebszustand der Synchronmaschine ein magnetischer Fluss von weniger als 5 %, vorzugsweise weniger als 1 ,5 %, besonders bevorzugt weniger als 0,9 % betroffen ist. Dies kann anhand der ermittelten Verteilung der magnetischen Flussdichte unter Berücksichtigung der Fläche bestimmt werden. The specified value, on the basis of which the boundary line is determined, is a value for the magnetic flux density, which is preferably a fraction of the magnetic flux density that occurs as a maximum in the magnetic unit in the specified operating state. For example, the predetermined value can be about 10% of the aforesaid maximum flux density, preferably about 4% of the aforesaid flux density or even less. Of course, the specified value can also be adjusted taking the area into account, so that the corresponding considerations can also be made for the total magnetic flux conducted. For example, the specified value can be determined such that a magnetic flux of less than 5%, preferably less than 1.5%, particularly preferably less than 0.9%, is affected by the gap for the specified operating state of the synchronous machine. This can be determined based on the determined distribution of the magnetic flux density, taking into account the area.

Aus der ermittelten Verteilung der magnetischen Flussdichte kann für nahezu jede beliebige Position in der Schnittebene die dort lokal vorhandene magnetische Flussdichte ermittelt werden. Die hierdurch ermittelten Werte der magnetischen Flussdichte bilden die Verteilung und können mit dem vorgegebenen Wert verglichen werden, um daraus eine oder mehrere Grenzlinien zu ermitteln. Anhand der wenigstens einen Grenzlinie wird die wenigstens eine abgegrenzte Fläche ermittelt, innerhalb der die ermittelte magnetische Flussdichte kleiner als der vorgegebene Wert und/oder gleich dem vorgegebenen Wert ist. From the determined distribution of the magnetic flux density, the locally present magnetic flux density can be determined for almost any position in the section plane. The values of the magnetic flux density determined in this way form the distribution and can be compared with the specified value in order to determine one or more boundary lines from it. The at least one delimited area within which the determined magnetic flux density is less than the specified value and/or equal to the specified value is determined on the basis of the at least one boundary line.

Das Ermitteln der Verteilung der magnetischen Flussdichte kann mittels einer Mehrzahl von geeigneten Magnetfeldsensoren erreicht werden, die an möglichst vielen, vorzugsweise vorgebbaren Positionen der magnetischen Einheit angeordnet sein können. Darüber hinaus kann natürlich die Verteilung der magnetischen Flussdichte auch mittels eines rechnergestützten Verfahrens ermittelt werden, beispielsweise unter Nutzung einer Finite-Elemente- Methode oder dergleichen. Natürlich können diese Verfahren auch miteinander kombiniert sein, um die Ermittlung der Verteilung der magnetischen Flussdichte zu verbessern. The determination of the distribution of the magnetic flux density can be achieved by means of a plurality of suitable magnetic field sensors, which can be arranged at as many preferably definable positions of the magnetic unit. In addition, of course, the distribution of the magnetic flux density can also be determined using a computer-aided method be determined, for example using a finite element method or the like. Of course, these methods can also be combined with one another in order to improve the determination of the distribution of the magnetic flux density.

Dadurch ist ersichtlich, dass zum Beispiel, wenn der vorgegebene Wert klein genug über dem maximalen Wert der Flussdichte gewählt ist, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Fläche, der Einfluss auf den magnetischen Fluss insgesamt nahezu vernachlässigt werden kann. Deshalb ist es nunmehr möglich, anhand der auf diese Weise ermittelten wenigstens einen Fläche in der magnetischen Einheit eine Aussparung auszubilden, die im Wesentlichen werkstofffrei ist. Diese Aussparung kann zum Beispiel ein Gas wie zum Beispiel Luft oder dergleichen aufnehmen. Bei mehreren Grenzlinien können natürlich auch entsprechend mehrere Flächen abgegrenzt werden, die entsprechend für jeweilige Aussparungen genutzt werden können. Vorzugsweise sind die Flächen jedoch ergänzend derart ermittelt, dass sie insbesondere bei einem Läufer möglichst keinen wesentlichen Einfluss auf einen Gleichlauf beziehungsweise eine Unwucht haben. This shows that, for example, if the specified value is chosen to be small enough above the maximum value of the flux density, possibly taking into account the area, the overall influence on the magnetic flux can be almost neglected. It is therefore now possible, using the at least one surface determined in this way, to form a recess in the magnetic unit that is essentially free of material. This recess can, for example, accommodate a gas such as air or the like. In the case of several boundary lines, of course, several areas can be delimited accordingly, which can be used accordingly for respective recesses. Preferably, however, the surfaces are additionally determined in such a way that they have as little as possible any significant influence on synchronization or imbalance, particularly in the case of a rotor.

Die Aussparung kann sich zumindest teilweise parallel zur Drehachse des Läufers erstrecken. In axialer Richtung können darüber hinaus jedoch auch mehrere, voneinander durch einen Werkstoff der magnetischen Einheit getrennte Aussparungen vorgesehen sein. Die magnetische Einheit ist vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Werkstoff gebildet, jedoch kann auch ein paramagnetischer Werkstoff und/oder ein fernmagnetischer Werkstoff vorgesehen sein. Als Werkstoff kann zum Beispiel ein Elektrostahl, ein geeigneter ferromagnetischer Ferrit und/oder dergleichen vorgesehen sein. Ist ein Elektrostahl vorgesehen, kann die magnetische Einheit nach Art eines Blechpakets geblecht ausgebildet sein. Die Schichtung der einzelnen Bleche erfolgt daher in der Regel in axialer Richtung, das heißt, entlang der Drehachse des Läufers. The recess can extend at least partially parallel to the axis of rotation of the rotor. In addition, however, a plurality of recesses separated from one another by a material of the magnetic unit can also be provided in the axial direction. The magnetic unit is preferably formed from a ferromagnetic material, but a paramagnetic material and/or a far magnetic material can also be provided. For example, an electric steel, a suitable ferromagnetic ferrite and/or the like can be provided as the material. If an electric steel is provided, the magnetic unit can be formed in a laminated manner in the manner of a laminated core. The individual laminations are therefore usually stacked in the axial direction, ie along the axis of rotation of the rotor.

Die Aussparung kann in der magnetischen Einheit zum Beispiel durch Entfernen von entsprechendem Material im Bereich der Fläche hergestellt wer- den. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass die magnetische Einheit im Rahmen eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt wird. Im Rahmen dieses Verfahrens können die Flächen, die zum Ausbilden der Aussparungen herangezogen werden, von Material freigehalten werden. Auf diese Weise können die Aussparungen in der magnetischen Einheit einfach und zuverlässig hergestellt werden. The recess can be produced in the magnetic unit, for example, by removing appropriate material in the area of the surface the. Of course, it can also be provided that the magnetic unit is produced as part of an additive manufacturing process. Within the scope of this method, the surfaces that are used to form the recesses can be kept free of material. In this way, the recesses in the magnetic unit can be produced easily and reliably.

Die Fläche kann gleichmäßige und/oder ungleichmäßige Ränder aufweisen. Die Fläche kann einen zumindest teilweise runden und/oder eckigen Rand aufweisen. Der Rand der Fläche ist zumindest teilweise durch die entsprechende Grenzlinie bestimmt. Somit bestimmt die Grenzlinie vorzugsweise die Kontur der Fläche in der Schnittebene. Je nach Konstruktion der rotierenden elektrischen Maschine kann die auf diese Weise abgegrenzte Fläche hinsichtlich ihrer Kontur von entsprechend axial benachbarten Flächen unterschiedlich sein. Dies kann durch das additive Verfahren auf besonders einfache Weise berücksichtigt werden. The surface can have even and/or uneven edges. The surface can have an edge that is at least partially round and/or angular. The edge of the area is at least partially determined by the corresponding boundary line. The boundary line thus preferably determines the contour of the surface in the section plane. Depending on the design of the rotating electrical machine, the surface delimited in this way can differ in terms of its contour from corresponding axially adjacent surfaces. This can be taken into account in a particularly simple manner using the additive method.

Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Aussparung in der magnetischen Einheit als eine sich parallel zur Drehachse erstreckende Durchgangsöffnung ausgebildet wird. Dadurch kann in axialer Richtung eine im Wesentlichen homogene Ausgestaltung der magnetischen Einheit erreicht werden, was besonders für die Herstellung günstig ist. Je nach Anzahl der Aussparungen können diese zumindest teilweise als Durchgangsöffnungen ausgebildet sein. Es brauchen aber nicht alle Aussparungen als Durchgangsöffnungen ausgebildet zu sein. Besonders im Bereich der Stirnseiten der rotierenden elektrischen Maschine kann es vorteilhaft sein, dass die Aussparungen nicht als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. Dies kann jedoch von spezifischen Eigenschaften abhängig sein, insbesondere wenn im Rahmen des Ermittelns der Verteilung der magnetischen Flussdichte für die Stirnseiten der rotierenden elektrischen Maschine eine abweichende Flussführung gegenüber Schnittebenen festgestellt wird, die sich im Wesentlichen im mittleren axialen Bereich der magnetischen Einheit befinden. Es wird ferner vorgeschlagen, dass ein zusammenhängender flächiger Bereich, in dem die ermittelte magnetische Flussdichte dem vorgegebenen Wert entspricht, zumindest teilweise an die Grenzlinie angrenzt und/oder die Grenzlinie zumindest teilweise umfasst. Vorzugsweise kann dieser flächige Bereich zumindest teilweise dann auch zum Ausbilden der Aussparung genutzt werden. It has proven to be particularly advantageous if the recess in the magnetic unit is designed as a through-opening extending parallel to the axis of rotation. As a result, an essentially homogeneous configuration of the magnetic unit can be achieved in the axial direction, which is particularly favorable for production. Depending on the number of recesses, these can be designed at least partially as through-openings. However, not all of the recesses need to be in the form of through-openings. Particularly in the area of the end faces of the rotating electrical machine, it can be advantageous for the recesses not to be in the form of through openings. However, this can depend on specific properties, especially if, when determining the distribution of the magnetic flux density for the end faces of the rotating electrical machine, a deviating flux flow is determined compared to section planes that are essentially located in the central axial area of the magnetic unit. It is further proposed that a coherent planar area, in which the determined magnetic flux density corresponds to the predetermined value, at least partially adjoins the boundary line and/or at least partially encompasses the boundary line. This flat area can preferably also be used at least partially to form the cutout.

Besonders vorteilhaft wird das Verfahren für wenigstens zwei voneinander verschiedene axiale Positionen entlang der Drehachse durchgeführt, wobei für jede der axialen Positionen wenigstens eine individuelle Grenzlinie ermittelt wird. Dadurch ist es möglich, die Aussparung auch in axialer Richtung abhängig von dem jeweils zu führenden magnetischen Fluss beziehungsweise der vorliegenden magnetischen Flussdichte individuell zu gestalten. Dadurch können die Auswirkungen der Aussparungen auf das Führen des magnetischen Flusses durch die magnetische Einheit weiter reduziert werden. Besonders vorteilhaft kann für die magnetische Einheit eine axiale Schichtung mit einer Mehrzahl von entsprechenden Schnittebenen vorgesehen sein, für die jeweils individuell die entsprechenden magnetischen Flussdichten ermittelt werden. The method is particularly advantageously carried out for at least two mutually different axial positions along the axis of rotation, with at least one individual boundary line being determined for each of the axial positions. This makes it possible to design the cutout individually, also in the axial direction, depending on the magnetic flux to be guided in each case or the existing magnetic flux density. As a result, the effects of the recesses on the guiding of the magnetic flux through the magnetic unit can be further reduced. An axial layering with a plurality of corresponding sectional planes can be provided particularly advantageously for the magnetic unit, for which the corresponding magnetic flux densities are determined individually in each case.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der vorgegebene Wert kleiner als 0,5 T, insbesondere kleiner als etwa 0,35 T, besonders bevorzugt kleiner als etwa 0,33 T ist. Es hat sich nämlich für gattungsgemäße Synchronmaschinen gezeigt, dass Aussparungen, die unter Nutzung des entsprechenden vorgegebenen Werts ausgebildet sind, keinen wesentlichen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Einheit im bestimmungsgemäßen Betrieb zu haben brauchen. Hierbei handelt es sich um Werte, die sich für das erfindungsgemäße Verfahren als besonders vorteilhaft realisierbar herausgestellt haben. In addition, it is proposed that the specified value is less than 0.5 T, in particular less than approximately 0.35 T, particularly preferably less than approximately 0.33 T. Specifically, it has been shown for generic synchronous machines that cutouts that are formed using the corresponding predetermined value do not need to have any significant influence on the magnetic properties of the magnetic unit during normal operation. These are values that have proven to be particularly advantageous for the method according to the invention.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die magnetische Einheit zumindest teilweise mittels eines additiven Herstellverfahrens oder mittels axialem Stapeln von Einzelblechen hergestellt wird. Die vorgenannten Verfahren erlauben es, für spezifisch auswählbare Schnittebenen entsprechende Ausspa- rungen möglichst optimal vorzusehen, sodass eine hohe Materialreduzierung bei Aufrechterhaltung der magnetischen Eigenschaften der magnetischen Einheit erreicht werden können. Damit kann auch eine hohe Zuverlässigkeit der magnetischen Einheit sowie des die magnetische Einheit umfassenden Ständers beziehungsweise Läufers erreicht werden. In addition, it is proposed that the magnetic unit is produced at least partially by means of an additive manufacturing process or by means of axial stacking of individual sheets. The above-mentioned methods make it possible to make appropriate cut-outs for specifically selectable section planes. ments to be provided as optimally as possible, so that a high reduction in material can be achieved while maintaining the magnetic properties of the magnetic unit. A high degree of reliability of the magnetic unit and of the stator or rotor comprising the magnetic unit can thus also be achieved.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der vorgegebene Betriebszustand zumindest ein mittels der Synchronmaschine bereitgestelltes maximales Drehmoment, eine mittels der Synchronmaschine maximal umgesetzte elektrische Leistung, einen Motorbetrieb, einen Generatorbetrieb oder eine Drehrichtung des Läufers gegenüber dem Ständer umfasst. So hat sich zum Beispiel gezeigt, dass die vorteilhafte Wirkung der Erfindung besonders bei großen Leistungen und/oder bei großen Drehmomenten zu Tage tritt. Im Teillastbereich wirkt sich die zumindest eine Aussparung daher ebenfalls kaum aus. Dabei kann besonders berücksichtigt werden, dass zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs in der Regel eine deutlich größere Leistung zur Verfügung gestellt wird, als für ein Verzögern. Daher kann es sich ferner als vorteilhaft erweisen, besonders den Motorbetrieb und/oder besonders die Drehrichtung des Läufers gegenüber dem Ständer bei einem Vorwärtsfahren des Kraftfahrzeugs zu berücksichtigen. Je nach Anwendung kann dies jedoch auch abweichen. It is also proposed that the predefined operating state include at least a maximum torque provided by the synchronous machine, a maximum electrical power converted by the synchronous machine, motor operation, generator operation or a direction of rotation of the rotor relative to the stator. For example, it has been shown that the advantageous effect of the invention comes to light particularly in the case of high power and/or high torques. In the partial load range, the at least one cutout therefore also has hardly any effect. In this context, particular consideration can be given to the fact that, as a rule, significantly greater power is made available for accelerating the motor vehicle than for decelerating. Therefore, it can also prove to be advantageous to take into account in particular the motor operation and/or in particular the direction of rotation of the rotor relative to the stator when the motor vehicle is driving forwards. Depending on the application, however, this can also deviate.

In Bezug auf den Läufer wird ferner vorgeschlagen, dass jeweils wenigstens eine Aussparung einem magnetischen Pol der magnetischen Einheit zugeordnet ist. Dies erlaubt es, in Umfangsrichtung eine gewisse Symmetrie zu erreichen, sodass Auswirkungen auf die Laufeigenschaften des Läufers im bestimmungsgemäßen Betrieb weitgehend vermieden werden können. Dadurch kann die Synchronmaschine insgesamt weiter verbessert werden. With regard to the rotor, it is also proposed that at least one recess is assigned to a magnetic pole of the magnetic unit. This makes it possible to achieve a certain symmetry in the circumferential direction, so that effects on the running properties of the rotor in normal operation can be largely avoided. As a result, the synchronous machine as a whole can be further improved.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich gleichermaßen auch für die gemäß der Erfindung hergestellte magnetische Einheit beziehungsweise den mit der magnetischen Einheit ausgerüsteten Läufer, die mit dem erfindungsgemäßen Läufer ausgerüstete Synchronmaschine sowie auch für das mit der erfindungsgemäßen Synchronmaschine ausgerüstete Kraftfahrzeug und umgekehrt. Insbesondere können daher auch Verfahrensmerkmale als Vorrichtungsmerkmale formuliert sein. The advantages and effects specified for the method according to the invention naturally also apply equally to the magnetic unit produced according to the invention or the rotor equipped with the magnetic unit, the synchronous machine equipped with the rotor according to the invention and also to the one with the according to the invention Motor vehicle equipped with synchronous machine and vice versa. In particular, method features can therefore also be formulated as device features.

Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für eine Herstellvorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Steuervorrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. The invention also includes the control device for a manufacturing device for carrying out the method according to the invention. The control device can have a data processing device or a processor device that is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the processor device can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor). Furthermore, the processor device can have program code which is set up to carry out the embodiment of the method according to the invention when executed by the processor device. The program code can be stored in a data memory of the processor device.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Läufers, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des Läufers hier nicht noch einmal beschrieben. The invention also includes developments of the rotor according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding further developments of the runner are not described again here.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden. Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt: The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, unless the embodiments were described as mutually exclusive. Exemplary embodiments of the invention are described below. For this shows:

Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht ein elektrisch antreibba- res Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, die eine Synchronmaschine umfasst; 1 is a schematic side view of an electrically drivable motor vehicle with an electric drive device that includes a synchronous machine;

Fig. 2 in einer schematischen Schnittansicht quer zu einer Drehachse einen permanenterregten Läufer der Synchronmaschine gemäß Fig. 1 ; FIG. 2 shows a permanently excited rotor of the synchronous machine according to FIG. 1 in a schematic sectional view transversely to an axis of rotation; FIG.

Fig. 3 in einer schematischen Schnittansicht einen Sektor der Synchronmaschine gemäß Fig. 2, wobei eine mittels Simulation ermittelte magnetische Flussdichte mittels Feldlinien in magnetischen Einheiten eines Ständers und eines Läufers der Synchronmaschine dargestellt sind; 3 shows a schematic sectional view of a sector of the synchronous machine according to FIG. 2, a magnetic flux density determined by means of simulation being shown by means of field lines in magnetic units of a stator and a rotor of the synchronous machine;

Fig. 4 eine schematische vergrößerte Darstellung eines Bereichs IV des Läufers in Fig. 3; FIG. 4 shows a schematic enlarged representation of a region IV of the rotor in FIG. 3;

Fig. 5 eine schematische vergrößerte Darstellung eines Bereichs V des Läufers in Fig. 3; FIG. 5 shows a schematic enlarged representation of a region V of the rotor in FIG. 3;

Fig. 6 eine schematische vergrößerte Darstellung eines Bereichs VI des Läufers in Fig. 3; FIG. 6 shows a schematic enlarged representation of a region VI of the rotor in FIG. 3;

Fig. 7 eine schematische Darstellung wie Fig. 3, bei der Grenzlinien Flächen abgrenzen, in denen die magnetische Flussdichte in der magnetischen Einheit des Läufers kleiner als ein vorgegebener Wert ist; FIG. 7 shows a schematic representation like FIG. 3, in which boundary lines delimit areas in which the magnetic flux density in the magnetic unit of the rotor is smaller than a predetermined value;

Fig. 8 eine schematische Darstellung wie Fig. 7, bei der die Flächen als Aussparungen ausgebildet sind; Fig. 9 eine schematische Schnittansicht wie Fig. 2 für den Läufer gemäß Fig. 8; FIG. 8 shows a schematic representation like FIG. 7, in which the surfaces are designed as recesses; FIG. FIG. 9 shows a schematic sectional view like FIG. 2 for the rotor according to FIG. 8;

Fig. 10 eine schematische perspektivische Ansicht des Läufers gemäß Fig. 9; FIG. 10 shows a schematic perspective view of the rotor according to FIG. 9;

Fig. 11 eine schematische Schnittansicht eines Sektors einer weiteren permanenterregten Synchronmaschine; 11 shows a schematic sectional view of a sector of a further permanently excited synchronous machine;

Fig. 12 eine schematische Schnittansicht wie Fig. 11 , bei der Aussparungen im Läufer der Synchronmaschine wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel ermittelt und ausgebildet sind. 12 shows a schematic sectional view like FIG. 11 , in which cutouts in the rotor of the synchronous machine are determined and formed as in the previous exemplary embodiment.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente. In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, welches hier als Elektrofahrzeug 50 ausgebildet ist. Das Elektrofahrzeug 50 weist eine elektrische Antriebseinrichtung 52 auf, die als rotierende elektrische Maschine eine permanenterregte Synchronmaschine 10 zum Antreiben des Elektrofahrzeugs 50 in einem bestimmungsgemäßen Fährbetrieb umfasst. Die elektrische Antriebseinrichtung 52 ist ferner über einen Wechselrichter 56 als Energiewandler an eine Hochvoltbatterie 54 angeschlossen, die der elektrischen Energieversorgung der Antriebseinrichtung 52 dient. 1 shows, in a schematic side view, an electrically drivable motor vehicle, which is embodied here as an electric vehicle 50 . The electric vehicle 50 has an electric drive device 52 which, as a rotating electric machine, comprises a permanently excited synchronous machine 10 for driving the electric vehicle 50 in a designated ferry mode. The electric drive device 52 is also connected via an inverter 56 as an energy converter to a high-voltage battery 54 connected, which is used to supply electrical energy to the drive device 52 .

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Schnittansicht die Synchronmaschine 10 gemäß Fig. 1 , wobei Fig. 3 einen Sektor der Schnittansicht zeigt. Die Synchronmaschine 10 weist einen Ständer 12 auf, der eine nicht bezeichnete, vorliegend im Wesentlichen kreisrunde Durchgangsöffnung aufweist, in der ein Läufer 16 drehbar angeordnet ist. Die Synchronmaschine 10 ist vorliegend für einen dreiphasigen Wechselspannungsbetrieb ausgebildet und weist hierfür eine entsprechend angepasste, nicht bezeichnete Ständerwicklung auf. Die Ständerwicklung ist in nicht bezeichneten Nuten eines Ständerblechpakets des Ständers 12 angeordnet, welches eine magnetische Einheit des Ständers 12 bildet. FIG. 3 shows the synchronous machine 10 according to FIG. 1 in a schematic sectional view, with FIG. 3 showing a sector of the sectional view. The synchronous machine 10 has a stator 12, which has a non-designated, essentially circular through-opening in the present case, in which a rotor 16 is rotatably arranged. In the present case, the synchronous machine 10 is designed for a three-phase AC voltage operation and has a correspondingly adapted stator winding (not designated) for this purpose. The stator winding is arranged in non-designated slots of a laminated stator core of the stator 12 , which forms a magnetic unit of the stator 12 .

In der Durchgangsöffnung des Ständers 12 ist der Läufer 16 drehbar um eine Drehachse 20 gelagert angeordnet. Eine äußere Umfangsfläche des Läufers 16 ist von einer inneren Umfangsfläche der Durchgangsöffnung des Ständers 12 über einen Luftspalt 14 beabstandet. Der Ständer 12 hat vorliegend einen konventionellen Aufbau, der dem Fachmann bekannt ist, weshalb von weiteren detaillierten Erläuterungen bezüglich des Ständers 12 vorliegend abgesehen wird. The rotor 16 is arranged in the passage opening of the stator 12 so as to be rotatable about an axis of rotation 20 . An outer peripheral surface of the rotor 16 is spaced from an inner peripheral surface of the through hole of the stator 12 via an air gap 14 . The stand 12 here has a conventional construction which is known to the person skilled in the art, which is why further detailed explanations with regard to the stand 12 are omitted here.

Der Läufer 16 weist eine magnetische Einheit 24 (Fig. 7, 8) auf, die in nicht dargestellter Weise ein Läuferblechpaket umfasst, in welchem Permanentmagnete 22 fest angeordnet sind. Auf diese Weise wird ein permanenterregter Läufer 16 gebildet. Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht des Läufers 16. The rotor 16 has a magnetic unit 24 (FIGS. 7, 8) which, in a manner not shown, comprises a laminated rotor core in which permanent magnets 22 are fixed. In this way, a permanently excited rotor 16 is formed. Fig. 2 shows a schematic sectional view of the rotor 16.

Der Läufer 16 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 18 auf, die der Aufnahme einer nicht dargestellten Läuferwelle dient. The rotor 16 has a central through-opening 18 which serves to accommodate a rotor shaft (not shown).

Der Läufer 16 umfasst ferner die magnetische Einheit 24, die vorliegend aus in axialer Richtung entlang der Drehachse 20 gestapelten und voneinander elektrisch isolierten ferromagnetischen Blechen aus Elektrostahl gebildet ist. Die Durchgangsöffnung 18 wird vorliegend durch die magnetische Einheit 24 bereitgestellt. The rotor 16 also includes the magnetic unit 24, which in the present case is formed from ferromagnetic sheets of electrical steel that are stacked in the axial direction along the axis of rotation 20 and are electrically insulated from one another. The through opening 18 is provided here by the magnetic unit 24 .

Der Läufer 16 umfasst ferner in Umfangsrichtung angeordnete Permanentmagnete 22, die in entsprechenden geschlossenen Taschen der magnetischen Einheit 24 angeordnet sind. Auf diese Weise stellt der Läufer 16 permanent in Umfangsrichtung alternierend magnetische Pole bereit. Die grundlegende Funktion der permanenterregten Synchronmaschine ist dem Fachmann bekannt, weshalb von weiteren Erläuterungen hierzu abgesehen wird. The rotor 16 further includes circumferential permanent magnets 22 disposed in respective closed pockets of the magnetic assembly 24 . In this way, the rotor 16 permanently provides alternating magnetic poles in the circumferential direction. The basic function of the permanently excited synchronous machine is known to a person skilled in the art, which is why no further explanations are given in this regard.

Die Erfindung befasst sich mit der Frage, das Gewicht und/oder das Trägheitsmoment des Läufers 16 zu reduzieren, ohne die bestimmungsgemäße Funktion wesentlich zu beeinträchtigen. Zu diesem Zweck wird für die permanenterregte Synchronmaschine 10 mittels einer Finite-Elemente-Methode eine Simulation des magnetischen Feldes bei einer maximalen Antriebsleistung als einen vorgegebenen Betriebszustand der Synchronmaschine 10 ermittelt. Fig. 3 zeigt für einen Sektor der Synchronmaschine 10 eine Verteilung einer magnetischen Flussdichte mittels Feldlinien. The invention deals with the question of reducing the weight and/or the moment of inertia of the rotor 16 without significantly impairing the intended function. For this purpose, a simulation of the magnetic field at a maximum drive power as a predetermined operating state of the synchronous machine 10 is determined for the permanently excited synchronous machine 10 using a finite element method. 3 shows a distribution of a magnetic flux density by means of field lines for a sector of the synchronous machine 10 .

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 ist ersichtlich, dass im Läufer 16 Bereiche vorhanden sind, bei denen die magnetische Flussdichte sehr klein ist. In Fig. From the representation according to FIG. 3 it can be seen that there are areas in the rotor 16 in which the magnetic flux density is very small. in figure

3 sind drei solche Bereiche mit den Bezugszeichen IV, V und VI gekennzeichnet. Die Fig. 4 bis 6 zeigen schematische vergrößerte Darstellungen der Bereiche IV, V und VI. 3 three such areas are marked with the reference symbols IV, V and VI. 4 to 6 show schematic enlarged views of areas IV, V and VI.

In diesem Ausführungsbeispiel zeigt sich, dass die magnetische Flussdichte in den in Rede stehenden Bereichen im Wesentlichen kleiner als etwa 0,5 Tesla, insbesondere kleiner als etwa 0,33 Tesla, ist. Diese Bereiche tragen zumindest für den vorgegebenen Betriebszustand somit im Wesentlichen nicht zur Führung des magnetischen Flusses bei. Es ist daher möglich, Material der magnetischen Einheit 24 an dieser Stelle zu entfernen, ohne die Funktion des Läufers 16, insbesondere der magnetischen Einheit 24, in Bezug auf die Führung des magnetischen Flusses zu beeinträchtigen. Es ist daher vorgesehen, dass in einer jeweiligen Schnittebene der magnetischen Einheit 24, wie sie beispielsweise anhand von Fig. 3 bis Fig. 6 dargestellt ist, Grenzlinien 26, 28, 30 ermittelt werden, an welchen die ermittelte magnetische Flussdichte einen vorgegebenen Wert aufweist, der vorliegend etwa 0,33 Tesla beträgt. Anhand dieser Grenzlinien 26, 28, 30 werden abgegrenzte Flächen 32, 34, 36 ermittelt, in denen die ermittelte magnetische Flussdichte kleiner als der vorgegebene Wert und/oder gleich dem vorgegebenen Wert ist. Dies ist in Fig. 7 dargestellt. This exemplary embodiment shows that the magnetic flux density in the areas in question is essentially less than approximately 0.5 Tesla, in particular less than approximately 0.33 Tesla. At least for the specified operating state, these areas essentially do not contribute to the guidance of the magnetic flux. It is therefore possible to remove material from the magnetic unit 24 at this point without impairing the function of the rotor 16, in particular the magnetic unit 24, with regard to the guidance of the magnetic flux. Provision is therefore made for boundary lines 26, 28, 30 to be determined in a respective sectional plane of the magnetic unit 24, as is shown, for example, with reference to FIGS. 3 to 6, at which the determined magnetic flux density has a predetermined value, which is about 0.33 Tesla in the present case. Delimited areas 32, 34, 36 are determined on the basis of these boundary lines 26, 28, 30, in which the determined magnetic flux density is less than the specified value and/or equal to the specified value. This is shown in FIG.

Fig. 3 zeigt ferner mit einem Pfeil 44 eine Drehrichtung des Läufers für den vorgegebenen Betriebszustand. Der vorgegebene Betriebszustand ist hier eine Drehrichtung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 50 in eine Vorwärtsrichtung. FIG. 3 also shows a direction of rotation of the rotor for the specified operating state with an arrow 44 . Here, the predetermined operating state is a rotational direction for driving the motor vehicle 50 in a forward direction.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Flächen 32, 34, 36 der magnetischen Einheit 24 als Aussparungen 38, 40, 42 ausgebildet. In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Aussparungen 38, 40, 42 als jeweilige zur Drehachse 20 sich erstreckende Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. In alternativen Ausgestaltungen kann hier natürlich auch vorgesehen sein, dass eine jeweilige Durchgangsöffnung in axialer Richtung durch Trennwände in zwei oder mehrere axial aufeinanderfolgende Segmente unterteilt ist. Die Aussparungen können durch Stanzen, Fräsen, Bohrung oder weiterer materialentfernender Verfahren hergestellt werden. Bei einem additiven Verfahren können die Aussparungen auch durch Weglassen von Material hergestellt werden. Natürlich können auch Kombinationen hiervon vorgesehen sein. In a further process step, the surfaces 32, 34, 36 of the magnetic unit 24 are formed as recesses 38, 40, 42. In the present embodiment it is provided that the recesses 38 , 40 , 42 are designed as respective through-openings extending to the axis of rotation 20 . In alternative configurations, of course, provision can also be made here for a respective through-opening to be subdivided in the axial direction by partitions into two or more axially consecutive segments. The recesses can be made by punching, milling, drilling or other material-removing processes. In an additive process, the recesses can also be produced by omitting material. Combinations of these can of course also be provided.

Darüber hinaus kann in alternativen Ausgestaltungen natürlich vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Verfahrensführung nicht nur in einer einzigen Schnittebene durchgeführt wird, sondern an mehreren axial beabstande- ten Schnittebenen, was es erlaubt, axiale Abweichungen des Feldverlaufs ebenfalls bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung zu berücksichtigen. Daher braucht eine jeweilige Aussparung in axialer Richtung nicht eine kon- stante Kontur aufzuweisen, sondern kann je nach Feldverlauf unter Umständen auch variieren. In addition, in alternative configurations it can of course be provided that the method according to the invention is not only carried out in a single sectional plane, but in several axially spaced sectional planes, which allows axial deviations in the field profile to also be taken into account in the method according to the invention. Therefore, a respective recess in the axial direction does not need a con- to have a constant contour, but may also vary depending on the course of the field.

Für die praktische Ausgestaltung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der vorgegebene Wert kleiner als 0,5 Tesla gewählt wird. Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Wert kleiner als 0,35 Tesla, besonders bevorzugt kleiner als 0,33 Tesla, gewählt wird. For the practical design, it has proven to be expedient if the specified value is selected to be less than 0.5 Tesla. It has proven particularly advantageous if the value selected is less than 0.35 Tesla, particularly preferably less than 0.33 Tesla.

Bezüglich der Herstellung des Läufers 16 kann die Erfindung dazu genutzt werden, insbesondere bei geblechter Ausführung, die Einzelbleche mit entsprechenden Aussparungen mittels Stanzen zu versehen. Die Bleche können dann in Umfangsrichtung zueinander ausgerichtet gestapelt werden, um das Blechpaket als magnetische Einheit 24 zu bilden. Alternativ oder zusätzlich kann natürlich auch vorgesehen sein, dass die magnetische Einheit 24 mittels eines additiven Herstellverfahrens hergestellt wird. Das kann natürlich auch mit der vorhergehenden Herstellvariante kombiniert sein. With regard to the production of the rotor 16, the invention can be used, in particular in the case of a laminated design, to provide the individual sheets with corresponding recesses by means of punching. The laminations can then be stacked in circumferential alignment with one another to form the laminated core as the magnetic unit 24 . Alternatively or additionally, it can of course also be provided that the magnetic unit 24 is produced by means of an additive manufacturing process. Of course, this can also be combined with the previous production variant.

Der auf diese Weise hergestellte Läufer wird in einer schematischen Sektordarstellung gemäß Fig. 8 gezeigt. Zu erkennen ist, dass die Aussparungen 38, 40, 42 entsprechend der Flächen 32, 34, 36 gemäß Fig. 7 ausgebildet sind. In dieser Ausgestaltung sind sie als Durchgangsöffnungen in axialer Richtung mit konstanter Kontur ausgebildet. Der auf diese Weise hergestellte Läufer 16 ist in einer schematischen Schnittdarstellung in Fig. 9 gezeigt. Fig. 10 zeigt eine entsprechende perspektivische schematische Darstellung. Zu erkennen ist, dass jeweils eine der Aussparungen 38, 40, 42 einem jeweiligen magnetischen Pol des Läufers 16 zugeordnet ist. Dadurch kann in Bezug auf die Öffnungen eine Symmetrie erreicht werden, sodass die Ausbildung der Aussparungen 38, 40, 42 als Durchgangsöffnungen im Wesentlichen keinen Einfluss auf das Laufverhalten des Läufers 16, insbesondere in Bezug auf Unwucht oder dergleichen, hat. The rotor manufactured in this way is shown in a schematic sector representation according to FIG. It can be seen that the recesses 38, 40, 42 are formed in accordance with the surfaces 32, 34, 36 according to FIG. In this embodiment, they are designed as through openings in the axial direction with a constant contour. The rotor 16 produced in this way is shown in a schematic sectional illustration in FIG. 10 shows a corresponding perspective schematic representation. It can be seen that one of the cutouts 38 , 40 , 42 is assigned to a respective magnetic pole of the rotor 16 . As a result, symmetry can be achieved in relation to the openings, so that the design of the recesses 38, 40, 42 as through-openings has essentially no influence on the running behavior of the rotor 16, in particular with regard to imbalance or the like.

Fig. 11 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Sektor einer schematischen Schnittansicht einer weiteren Ausgestaltung einer Synchronmaschine 10 mit einem Ständer 12 und einem Läufer 16, der als permanent- erregter Läufer ausgebildet ist. Hier sind jedoch die Permanentmagnete 22 abweichend gegenüber der ersten Ausgestaltung gemäß der Figuren 3 bis 10 in einer Doppel-V-Form in der magnetischen Einheit 24 des Läufers 16 angeordnet. Die weiteren konstruktiven Merkmale entsprechen im Wesentlichen dem, wie es bereits zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel erläutert wurde, weshalb ergänzend auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Fig. 11 shows a schematic sectional view of a sector of a schematic sectional view of a further embodiment of a synchronous machine 10 with a stator 12 and a rotor 16, which as a permanent excited runner is formed. Here, however, the permanent magnets 22 are arranged in a double-V shape in the magnetic unit 24 of the rotor 16, in contrast to the first embodiment according to FIGS. The other design features essentially correspond to what has already been explained for the previous exemplary embodiment, which is why reference is also made to the relevant statements.

Mit dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren werden auch hier Aussparungen in der magnetischen Einheit 24 des Läufers 16 ausgebildet. Die entsprechenden Aussparungen 46, 48, 58, 60 sind in der entsprechenden schematischen Schnittdarstellung gemäß Fig. 12 gezeigt. Zu erkennen ist, dass sich aufgrund der unterschiedlichen Anordnung der Permanentmagnete 22 im Vergleich zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel auch die Kontur, die Anzahl und die Position der Aussparungen 46, 48, 58, 60 von denen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels abweicht. With the production method according to the invention, recesses are also formed in the magnetic unit 24 of the rotor 16 here. The corresponding recesses 46, 48, 58, 60 are shown in the corresponding schematic sectional illustration according to FIG. It can be seen that due to the different arrangement of the permanent magnets 22 compared to the previous embodiment, the contour, the number and the position of the recesses 46, 48, 58, 60 also differ from those of the previous embodiment.

In Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 bis 10 kann eine Gewichtseinsparung gegenüber dem Läufer ohne Aussparungen von 93,14 % erreicht werden. Ohne Aussparungen erreicht der Läufer 16 im Motorbetrieb ein Drehmoment von maximal 487,36 Nm. Mit Aussparungen wird entsprechend ein maximales Drehmoment von 487,16 Nm erreicht, was etwa 99,96 % entspricht. Ein solch minimaler Drehmomentverlust ist einfach kompensierbar oder kann auch einfach akzeptiert werden. Zugleich lässt sich jedoch eine bedeutende Reduzierung des Massenträgheitsmoments erreichen. Dies ergibt sich dadurch, dass in der Schnittansicht gemäß Fig. 2 die Fläche 1.605,7 Quadratmillimeter beträgt, wohingegen in der Schnittansicht gemäß Fig. 9 die Fläche 1 .495,6 Quadratmillimeter beträgt, also 6,86 % weniger. In relation to the first exemplary embodiment according to FIGS. 3 to 10, a weight saving of 93.14% can be achieved compared to the rotor without cutouts. Without cutouts, the rotor 16 achieves a maximum torque of 487.36 Nm in motor operation. With cutouts, a maximum torque of 487.16 Nm is achieved, which corresponds to around 99.96%. Such a minimal loss of torque can easily be compensated for or can also simply be accepted. At the same time, however, a significant reduction in the mass moment of inertia can be achieved. This results from the fact that in the sectional view according to FIG. 2 the area is 1,605.7 square millimeters, whereas in the sectional view according to FIG. 9 the area is 1,495.6 square millimeters, ie 6.86% less.

Bezüglich des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 11 und 12 ergibt sich in der Schnittansicht eine Reduktion der Oberfläche von 7,62 %. Entsprechend ist auch das Gewicht des Läufers 16 reduziert. Bei dieser Ausgestaltung kann im Motorbetrieb ein maximales Drehmoment von 497,22 Nm erreicht werden, wenn keine Aussparungen vorhanden sind. Im generatorischen Betrieb beträgt das Drehmoment -495,65 Nm. Mit Aussparungen ergibt sich ein maximales Drehmoment im Motorbetrieb von 497,17 Nm, was einer Reduktion von 0,01 % entspricht. Im generatorischen Betrieb ergibt sich ein maximales Drehmoment von 491 ,93 Nm, was einem Verlust von -0,75 % entspricht. With regard to the second exemplary embodiment according to FIGS. 11 and 12, the sectional view shows a reduction in the surface area of 7.62%. Accordingly, the weight of the runner 16 is reduced. With this configuration, a maximum torque of 497.22 Nm can be achieved during engine operation if there are no recesses. In generator mode, the torque is -495.65 Nm. With cutouts, the maximum torque in engine operation is 497.17 Nm, which corresponds to a reduction of 0.01%. In generator mode, the maximum torque is 491.93 Nm, which corresponds to a loss of -0.75%.

Durch die Erfindung kann also erreicht werden, dass der Wirkungsgrad der Synchronmaschine bei reduziertem Gewicht und reduziertem Trägheitsmoment im Wesentlichen kaum reduziert ist beziehungsweise im Wesentlichen gleich bleibt. Durch das geringere Gewicht kann eine geringere mechanische Belastung im Antriebsstrang erreicht werden. Darüber hinaus kann Material eingespart werden. The invention can therefore achieve that the efficiency of the synchronous machine is essentially hardly reduced or essentially remains the same with reduced weight and reduced moment of inertia. Due to the lower weight, a lower mechanical load in the drive train can be achieved. In addition, material can be saved.

Die Reduzierung des Massenträgheitsmoments des Läufers 16 führt dazu, dass weniger rotierende Energie im Läufer 16 vorhanden ist. Dadurch kann ein schnellerer Hochlauf beziehungsweise Ablauf in Bezug auf die Drehzahl des Läufers 16 erreicht werden, was zum Beispiel bei einer Drehzahlsynchronisierung, einem An- und Abkoppeln des Läufers 16 an einen Antriebsstrang oder dergleichen wichtig ist. Darüber hinaus kann eine schnellere und bessere Drehzahl- und Drehmomentregelung erreicht werden. Die Gefahr von Torsionsbrüchen, wie zum Beispiel Flanschwellenbrüche oder dergleichen, kann reduziert werden. The reduction in the mass moment of inertia of the runner 16 means that there is less rotating energy in the runner 16 . As a result, a faster acceleration or deceleration in relation to the speed of the rotor 16 can be achieved, which is important, for example, in the case of speed synchronization, coupling and decoupling of the rotor 16 to a drive train or the like. In addition, faster and better speed and torque control can be achieved. The risk of torsional fractures, such as stub shaft fractures or the like, can be reduced.

Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Ausführungsformen dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken. Darüber hinaus ist die Erfindung natürlich nicht auf die Anwendung bei permanenterregten Synchronmaschinen beschränkt, sondern sie kann gleichermaßen auch bei fremderregten Synchronmaschinen oder bei Synchron-Reluktanzmaschinen eingesetzt werden. The embodiments shown in the exemplary embodiments serve exclusively to explain the invention and are not intended to restrict it. In addition, the invention is of course not limited to use in permanently excited synchronous machines, but can also be used in the same way in externally excited synchronous machines or in synchronous reluctance machines.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: Verfahren zum Herstellen einer magnetischen Einheit (24) für einen Läufer (16) einer Synchronmaschine (10), wobei: PATENT CLAIMS: Method for producing a magnetic unit (24) for a rotor (16) of a synchronous machine (10), wherein:

- zumindest in einer Schnittebene der magnetischen Einheit (24), welche Schnittebene sich quer zu einer Drehachse (20) des Läufers (16) erstreckt, für einen vorgegebenen Betriebszustand der Synchronmaschine (10) eine Verteilung einer magnetischen Flussdichte ermittelt wird, - at least in a sectional plane of the magnetic unit (24), which sectional plane extends transversely to an axis of rotation (20) of the rotor (16), a distribution of a magnetic flux density is determined for a predetermined operating state of the synchronous machine (10),

- wenigstens eine Grenzlinie (26, 28, 30) ermittelt wird, an der die ermittelte magnetische Flussdichte einen vorgegebenen Wert aufweist, - at least one boundary line (26, 28, 30) is determined, at which the determined magnetic flux density has a predetermined value,

- eine von der wenigstens einen Grenzlinie (26, 28, 30) zumindest teilweise abgegrenzte Fläche (32, 34, 36) ermittelt wird, in der die ermittelte magnetische Flussdichte kleiner als der vorgegebene Wert und/oder gleich dem vorgegebenen Wert ist, und - an area (32, 34, 36) at least partially delimited by the at least one boundary line (26, 28, 30) is determined, in which the determined magnetic flux density is less than the specified value and/or equal to the specified value, and

- die Fläche (32, 34, 36) in der magnetischen Einheit (24) als Aussparung (38, 40, 42) ausgebildet wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (38, 40, 42) in der magnetischen Einheit (24) als eine sich parallel zur Drehachse (20) erstreckende Durchgangsöffnung ausgebildet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusammenhängender flächiger Bereich, in dem die ermittelte magnetische Flussdichte dem vorgegebenen Wert entspricht, zumindest teilweise an die Grenzlinie (26, 28, 30) angrenzt und/oder die Grenzlinie (26, 28, 30) zumindest teilweise umfasst. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für wenigstens zwei voneinander verschiedene axiale Positionen entlang der Drehachse (20) durchgeführt wird, wobei für jede der axialen Positionen wenigstens eine individuelle Grenzlinie (26, 28, 30) ermittelt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Wert kleiner als 0,5 T, insbesondere kleiner als 0,35 T, besonders bevorzugt kleiner als 0,33 T ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Einheit (24) zumindest teilweise mittels eines additiven Herstellverfahrens oder mittels axialem Stapeln von Einzelblechen hergestellt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Betriebszustand zumindest ein mittels der Synchronmaschine (10) bereitgestelltes maximales Drehmoment, eine mittels der Synchronmaschine (10) maximal umgesetzte elektrische Leistung, einen Motorbetrieb, einen Generatorbetrieb oder eine Drehrichtung des Läufers (16) gegenüber dem Ständer (12) umfasst. Läufer (16) für eine Synchronmaschine (10), mit einer magnetischen Einheit (24), wobei zumindest in einer Schnittebene der magnetischen Einheit (24), welche Schnittebene sich quer zu einer Drehachse (20) des Läufers (16) erstreckt, wenigstens Aussparung (38, 40, 42) ausgebildet ist, die eine Fläche (32, 34, 36) mit einem lichten Flächenmaß aufweist, wobei die Fläche (32, 34, 36) zumindest teilweise mittels wenigstens einer Grenzlinie (26, 28, 30) abgegrenzt ist, an welcher eine für einen vorgebbaren Betriebszustand der Synchronmaschine (10) ermittelte magnetische Flussdichte einen vorgebbaren Wert aufweist, sodass die ermittelte magnetische Flussdichte innerhalb der Fläche (32, 34, 36) kleiner als der vorgebbare Wert und/oder gleich dem vorgebbaren Wert ist. Läufer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils wenigstens eine Aussparung (38, 40, 42) einem magnetischen Pol der magnetischen Einheit (24) zugeordnet ist. Synchronmaschine (10) mit einem Ständer (12) und einem gegenüber dem Ständer (12) drehbar angeordneten Läufer (16), dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (16) nach Anspruch 8 oder 9 ausgebildet ist. Kraftfahrzeug (50) mit einer rotierenden elektrischen Maschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende elektrische Maschine (10) nach Anspruch 10 ausgebildet ist. - the surface (32, 34, 36) in the magnetic unit (24) is formed as a recess (38, 40, 42). Method according to Claim 1, characterized in that the recess (38, 40, 42) in the magnetic unit (24) is designed as a through-opening extending parallel to the axis of rotation (20). Method according to one of the preceding claims, characterized in that a continuous planar area in which the determined magnetic flux density corresponds to the predetermined value at least partially adjoins the boundary line (26, 28, 30) and/or the boundary line (26, 28, 30) at least in part. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method for at least two different axial positions along the axis of rotation (20) is carried out, at least one individual boundary line (26, 28, 30) being determined for each of the axial positions. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined value is less than 0.5 T, in particular less than 0.35 T, particularly preferably less than 0.33 T. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic unit (24) is produced at least partially by means of an additive manufacturing process or by means of axial stacking of individual sheets. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the predefined operating state includes at least a maximum torque provided by the synchronous machine (10), a maximum electrical power converted by means of the synchronous machine (10), motor operation, generator operation or a direction of rotation of the rotor (16 ) against the stand (12). Rotor (16) for a synchronous machine (10), with a magnetic unit (24), at least in one sectional plane of the magnetic unit (24), which sectional plane extends transversely to an axis of rotation (20) of the rotor (16), at least a recess (38, 40, 42) which has a surface (32, 34, 36) with a clear surface area, the surface (32, 34, 36) being at least partially delimited by means of at least one boundary line (26, 28, 30). at which a magnetic flux density ascertained for a specifiable operating state of the synchronous machine (10) has a specifiable value, so that the magnetic flux density ascertained within the area (32, 34, 36) is less than the specifiable value and/or equal to the specifiable value . Rotor according to Claim 8, characterized in that at least one recess (38, 40, 42) is assigned to a magnetic pole of the magnetic unit (24). Synchronous machine (10) with a stator (12) and a rotor (16) which is rotatably arranged relative to the stator (12), characterized in that the rotor (16) is designed according to claim 8 or 9. Motor vehicle (50) with a rotating electrical machine (10), characterized in that the rotating electrical machine (10) is designed according to claim 10.