CN115461969A - 用于制造叠片铁芯的方法、叠片铁芯和电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造叠片铁芯,例如定子铁芯或者转子铁芯的方法。该方法包括以下步骤:A)提供具有粘合剂涂层的板材(1);B)将板材运输到线内设施中,该线内设施包括:切割设备(4)、分离设备(6)和活化设备(5、5a、5b);C)用切割设备(4)切割模制件(2);D)活化粘合剂涂层;E)分离模制件(2);F)放置模制件(2);G)重复步骤C)至F),其中借助于处理装置(9),为一些模制件(8)的粘合剂涂层配备处理流体,以便允许用于分离模制件堆叠体(3、3’)的额定断裂点。在一些情况下,可以用压缩机站(7)进行再压。除此之外,本发明还涉及一种叠片铁芯和一种电机。
Description
本发明涉及一种用于制造叠片铁芯的方法。本发明还涉及一种叠片铁芯的堆叠体部段和一种电机。
不同方式的电机以及尤其是电动机的工作原理早已为人所知。电动机越来越重要,不单是在个性化私人交通中电动机使用愈发增加的背景下,还经常随着电动汽车的口号被提起。每个电动机的重要组成部分都是定子和转子,其中术语“定子”指的是马达的固定部分,而术语“转子”指的是马达的移动部分。
提供电动机时的挑战是:在经济上合理的花费下,提高电动机的效能,例如所提供的单位体积功率和/或效率。
用于提供高效电动机的构思是将定子和/或转子或者定子和/或转子的零件制造成所谓的定子铁芯或者说转子铁芯。其它待制造的构件是极芯或换向器片(Segment)。在此,所述构件作为叠片铁芯(也被称为薄片组)由单个所谓的薄片组成。术语“薄片”指的是例如借助于冲压,例如从电工钢片或者电工钢带中取出的模制件。薄片组由多个薄薄的薄片构成,这些薄片相互堆叠并且局部地或者优选地完全地相对于彼此电绝缘。为了这样的目的,根据实践已知了例如所谓的电绝缘漆的使用,而这些电绝缘漆被归入所谓的绝缘等级。
这种叠片铁芯的制造始终包括制造薄片的步骤和使薄片相互连接的步骤。在此,优选地以某种方式进行连接,使得在连接后,薄片部分段地(优选地完全地)彼此电绝缘,即优选地,两个相邻的薄片相互间没有电流连接。
单个薄片的制造可以例如通过冲压实现。可以通过多种已知的方法,将冲压出的薄片连接成叠片铁芯,例如通过螺接、通过安放夹具、通过焊接或者通过冲压叠装。但是,由于在建立连接的过程中产生的机械作用,所提及的这些本领域技术人员熟悉的制造方法中的每一种都伴随对于完工的叠片铁芯的在连接后占主导地位的电磁特性的不利影响。在根据现有技术建立连接的过程中,机械应力必然至少一定程度上是不可避免的,这些机械应力特别地会对磁特性和叠片铁芯内的磁力线走向产生不利影响,由此例如直接对于由此制造出的电动机的效能产生不利影响。在若干连接方法(例如冲压叠装或者焊接)中出现的、两个或更多个薄片之间的电连接导致额外的损耗。
一种降低机械作用对于薄片的不利影响并且同时实现薄片间的良好绝缘的巧妙方案是使用粘合剂作为连接手段。合适的粘合剂系统往往也具有类似于电绝缘漆的绝缘特性。
对此,对于本领域技术人员而言已知的处理方法是使用所谓的烤漆。例如,在DE38 29 068C1中描述了使用烤漆来粘合冲压出的电工钢片。一种使用烤漆的处理方法是:涂装板材,特别是涂装板材带;随后从板材中冲裁出单个薄片;相对于彼此对齐地将单个薄片相对于彼此定位;并且随后在限定的时段内且在限定的温度下,对产生的板材堆叠体进行热处理。在许多情况下,在热处理过程中,薄片被相对于彼此压缩,例如通过优选地以均匀的表面压力,朝向指向叠片铁芯内部的叠片铁芯轴向方向在端面侧上施力。典型的反应温度是150℃到250℃,典型的烤漆反应时长是30到150分钟,随后是冷却阶段,其中精确的参数自然是取决于具体所使用的烤漆和具体存在的几何形状,因为例如在构件中出现的核心温度会影响烤漆法的进程。一般而言,通过这一处理方法,可以实现定子铁芯和/或转子铁芯的优异电磁特性。然而,由于耗时的工序,直接可以看出,烤漆的使用对于连续的大批量生产而言并不合适或者至少并不是最适合的。
在所阐述的情况的背景下,本发明的目的是,为在生产环境中高效地制造叠片铁芯(即特别是定子铁芯或者转子铁芯)创造前提条件。
额外地,在期望进一步提高效能的背景下,本发明的目的还在于,提供电磁能到机械能的转化或者相反方向的转化得以改善的电磁部件和电机。
该目的通过一种根据权利要求1所述的方法、一种根据权利要求16所述的叠片铁芯的堆叠体部段和一种根据权利要求17所述的电机得以实现。
根据本发明的用于制造电机用叠片铁芯的方法至少包括以下步骤:
A)提供配备有可至少部分地硬化的粘合剂涂层的板材。这意味着,板材具有粘合剂涂层,该粘合剂涂层在例如热触发的活化后硬化并且由此发挥其粘合特性。粘合剂涂层是聚合物基粘合剂涂层。优选地,板材全表面地(单面地或者特别优选地双面地)涂装有粘合剂涂层。板材例如可以是电工钢带或者是从板材带中分离出来的板坯。
B)将板材运输到线内设施中。线内设施至少包括:切割设备、分离设备和用于使粘合剂涂层活化的活化设备。活化设备优选地被布置在切割设备与分离设备之间。
术语“线内设施”指的是,以预先确定的顺序布置多个加工站,即至少上文中提及的那些加工站,并且在预先确定的站中自动化地且顺序地对引入到线内设施中的板材,例如电工钢带进行加工。
切割设备用于形成待制造的薄片的结构。这可以例如由一个切割设备多步地实现,或者由不同的切割设备多步地实现,其中在两种情况下,都优选地,从内向外地在薄片中实现多步的结构形成,即:优选地预设一定数量的多个必需的切割过程,使得切割过程首先形成薄片中最内侧的结构并且此之后逐步地朝向薄片外侧实现切割过程。
切割设备可以例如被设计为冲模。在这种情况下,步骤C)的切割是冲压。
切割设备还可以被设计为激光器。那么,步骤C)的切割就是激光束切割。
线内设施还可以包括一系列的多个切割设备,例如被设计为包括多个顺序布置的冲压级的冲压工具或者被设计为冲压工具和激光器的序列。至少一个切割设备可以被设计为连续复合工具,通过该连续复合工具,将薄片的预定几何形状冲压到电工钢带中,优选地从薄片内部向薄片外部。
在上文的语境中,术语“薄片”指的是通过从板材中分离而获得的模制件,特别是通过冲裁获得的模制件。
用于使粘合剂涂层活化的活化设备能够将热量输入引入到粘合剂涂层中,其中原则上,能够以任意方式进行热量输入的产生。特别地,活化设备可以包括用于输出红外辐射的设备,例如NIR发射器,即被设计用于输出NIR波长光谱中的电磁辐射,即波长处于400nm到10μm之间,优选地处于780nm到3μm之间的电磁辐射的照射设备。
替代地或者额外地,活化设备可以包括用于加热粘合剂涂层的感应加热装置,特别是感应线圈。
此外,如所提到的,线内设施包括分离设备。该分离设备优选地被设计为冲模,该冲模通过垂直于板材表面的力效应,顺序地通过分离,将薄片与限定薄片外部的板材分离,并且优选地,在同一过程步骤中,将薄片输送到布置在板材下方的容纳装置中,在容纳装置中收集薄片。优选地,冲模将薄片在其外部边界上从板材上冲裁出来。特别优选地,切割设备和分离设备是同一压床的组成部分,其优点是存在冲压过程与挤出过程的高同步性。
C)用切割设备,从步骤A中提供的板材中裁切(例如在一步或多步中冲裁)出模制件,例如转子薄片或定子薄片。在线内设施中,用切割设备,从步骤A)中提供的板材中切割出电气部件,特别是被设计为定子薄片或者被设计为转子薄片的模制件,其中优选地,尚未形成外轮廓,而是在步骤E)中才形成外轮廓。在这种情况下,紧接着步骤C),模制件具有除其外轮廓外的所有轮廓。替代地,可以预设一种实施方案,其中模制件的切割还包括外轮廓的切割。
D)借助于用于使模制件的粘合剂涂层活化的活化设备,使粘合剂涂层活化,优选地全表面地使粘合剂涂层活化。优选地,实现步骤C)中形成的模制件的活化,即:在步骤C)的切割之后,实现步骤D)的活化。通过热量输入,使粘合剂涂层活化,并且冲压出的模制件能够允许粘合连接,即预固定。术语“预固定”指的是,对于进一步的加工而言,模制件是有足够负荷能力的,但是还不存在对于完工的叠片铁芯的工业应用而言足够的固定。粘合剂连接至少部分地化学硬化,并且其最终强度可以在稍后的过程中,通过压力和/或温度下的再压得以提升。
在一种特殊的实施方案中可以预设,线内设施中的活化温度处于30摄氏度到180摄氏度之间,优选地处于40摄氏度到120摄氏度之间,特别优选地处于50摄氏度到100摄氏度之间。
E)用分离设备分离模制件,并且作为步骤F),将模制件放置(优选地通过外部几何形状引导地放置)到定位区域内,以形成模制件堆叠体。定位区域用于将模制件位置对齐和/或角对齐地定位到定位区域内已有的其它模制件上。由此,一个模制件接一个模制件顺序增加地最终获得相对于彼此对齐并且配备有活化的粘合剂的模制件的堆叠体。优选地在与将模制件放置到定位区域内相同的过程步骤的框架中,实现用分离设备进行的薄片从板材中的分离,其优选地被实施为冲裁,即:优选地,在同一过程步骤中并且通过引导并且必要时由分离设备对所形成的的模制件堆叠体施加压力,实现步骤E)的分离和步骤F)的包括优选地将薄片与相应在前的薄片粘接的放置。
定位区域例如可以是适应于模制件的外部几何形状的柱形管,例如对于内接于圆的模制件,指的是圆柱形管,其位于模制件的输送平面下方。模制件的对齐通过定位区域实现,其例如被设计为具有护套横截面的柱形空心管,该护套横截面基本上对应于模制件的横截面并且以预设的定位与其对齐。定位区域还可以对应于薄片的模像并且由此全表面地与定位区域接触。
G)以预设的顺序,例如以C)->D)->E)->F)的顺序或者以C)->D)->E)连同F)的顺序,重复步骤C)至步骤F),其中持续地堆叠模制件堆叠体,即持续地将模制件定位到定位区域中。优选地,实现这一过程,使得定位区域被持续地完全装满。
整个过程也可以是多行的,即平行地和/或相继地从电工钢带(根据数量、几何形状和布置对角交错地或者相对彼此旋转地)冲裁出两个或多于两个薄片。
在达到预定的模制件数量时,借助于处理装置,至少分区域地为之后的下一模制件配备处理流体,从而使粘合剂涂层的效果,即粘合力降低,即:其具有更小的粘合力或者不再具有粘合力,使得该位置处的粘合剂涂层使得位于效果降低的粘合剂涂层下方的堆叠体部段能更容易地从位于效果降低的粘合剂涂层上方的堆叠体部段上分离。可分离性存在于粘合剂涂层处,使得粘合剂涂层被提供为额定断裂点,在该额定断裂点处,可以轻松地让直接邻接粘合剂涂层的薄片相互分离。
换句话说:在持续重复步骤C)至步骤F)的过程中,在选出的模制件上,借助于处理装置,至少分区域地涂覆处理流体,从而使选出的模制件的粘合剂涂层的效果,即粘合力降低,并且能更简单地将位于效果降低的粘合剂涂层下方的堆叠体部段与位于效果降低的粘合剂涂层上方的堆叠体部段分离。作为选出的模制件,选出模制件,使得在过程持续进行时,相应产生的堆叠体部段能够以期望的模制件数量并且由此以期望的模制件高度,从定位装置中,从定位装置的容纳侧下方被分离,并且由此被提供为叠片铁芯。
因此,持续地形成模制件堆叠体,其被细分为堆叠体部段,其中优选持续地,从模制件堆叠体中相应分离出堆叠体部段作为叠片铁芯。
例如,可以预设,随着每个在定位区域上侧上放置到模制件堆叠体上的模制件,在下侧上发生长度为模制件厚度的向外移动,并且一旦在下侧上输出完整的堆叠体部段,就将其分离并且之后作为叠片铁芯备用,而在上侧上持续进一步装满。
除了使用处理流体外,还可以额外地(优选在处理选出的模制件时临时地)在施加处理流体的区域内停止加热,即停止活化设备。
至少部分区域地为模制件配备处理流体发生在步骤F)之前,但优选地在步骤E)之前发生,除此之外,优选地在步骤C)之后发生,特别优选地在步骤D)之后发生,即特别优选地作为步骤D)与步骤E)之间的额外的步骤发生。
优选地,模制件在其一面上全表面地配备有处理流体,替代地,模制件在其两面上全表面地配备有处理流体。
一种变体预设了,模制件在其一面,即以与分离设备相对的一面,配备有处理流体。这样做的优点在于,避免了意外地通过分离设备,将处理流体传递至下一模制件。
预定的所达到的数量应做如下理解:也可以预定多个预定数量,在达到这些预定数量后,引起效果降低,使得因此在达到期望的模制件数量前,根据一项或者说更多项规定,还可以不止一次地引起实现效果降低。随即产生模制件堆叠体,其具有至少一个额定断裂点,或者在预定有多个预定数量的情况下:具有多个额定断裂点。在一个或者说更多个额定断裂点处,模制件堆叠体可以被分为两个或更多个堆叠体部段,这优选地在工艺进行过程中持续地实现。模制件堆叠体在分离叠片铁芯之前具有多少个额定断裂点只取决于堆叠体部段的高度和定位区域的高度。
处理装置优选地被布置在活化设备之后,即:被布置为,使得模制件先驶过活化设备,然后才进行粘合剂涂层的处理。
替代地,处理装置被布置在切割设备之后,但被布置在活化设备之前。
换句话说:向定位区域内形成直至预设总高度的模制件堆叠体,其中在达到总高度时,模制件堆叠体作为叠片铁芯备用,即:具有期望的模制件数量,其包括一定量的额定断裂点或者多个额定断裂点。这种额定断裂点的特征在于,两个相邻模制件的粘附性低于断裂点外的两个相邻模制件的粘附性。通过在预定数量的模制件后降低粘合剂的效果,即其可能的粘附力,以上文中描述的方式形成额定断裂点。在在定位区域中形成模制件堆叠体的过程中,还可以多次重复这一过程。例如,包括期望数量N个模制件的模制件堆叠体可以在每达到N/n个模制件后具有额定断裂点,由此引起每次在第N/n个模制件时,粘合剂涂层的效果降低,其结果是,模制件堆叠体具有(n-1)个额定断裂点并且可以被分为n个更小的堆叠体部段。在此,N是可被整数n整除的整数。
如在上文中的实例中,可以预设,直至达到期望的模制件数量,所有分别在后的预定的所达到的数量的模制件都具有相同的间距,使得期望数量的模制件形成叠片铁芯,该叠片铁芯具有等距分布的额定断裂点,随即分别可以在额定断裂点处分离相同高度的堆叠体部段。
替代地,可以预设,直至达到期望的模制件数量,分别在后的预定的所达到的数量的模制件分别根据需求而相互间隔,使得期望数量的模制件形成叠片铁芯,该叠片铁芯具有额定断裂点,通过这些额定断裂点,相互分离具有不同高度的堆叠体部段。
从模制件堆叠体中单独取走堆叠体部段,其中根据两个堆叠体部段之间尚存的粘合力,在作为额定断裂点起作用的效果降低的粘合剂涂层处,例如手动地实现堆叠体部段的分离。单个的堆叠体部段随即作为完工的叠片铁芯备用,例如作为完工的定子,作为完工的转子,或者作为完工的定子或者说转子的区段。
具有全表面粘贴的板材薄片的特殊实施方案具有可以集成密封的冷却通道的优点。当在多个电气部件(例如转子和定子)中使用了不同的或者甚至不相容的冷却介质时,这是特别有利的。冷却通道可以被冲压到薄片中或者被预设在叠片铁芯与邻接的构件(例如轴或者壳体)之间。
要指出的是,定子以及必要时转子也可以由多个区段组成。
因此,步骤G)预设了,在装满整个定位区域的模制件堆叠体中引起一个或更多个额定断裂点,其中通过位于额定断裂点处的模制件在历经步骤C)至步骤F)的过程中经受额外的步骤,产生一个或者说更多个额定断裂点。额外的步骤在于,位于额定断裂点处的模制件至少分区域地(优选全表面地)配备有处理流体,用以该模制件的粘合剂涂层的效果降低。
在一种变体中,涂装有处理流体的模制件可以只在一个表面上配备有处理流体。该表面之后抵靠在模制件的额定断裂面上。
在一种替代的变体中,涂装有处理流体的模制件可以在两个表面上都配备有处理流体。模制件之后抵靠在两个额定断裂面上,模制件用作并非堆叠体部段的组成部分的弃用薄片。
术语“板材”一般指的是由金属材料制成的滚轧制品,并且除了薄板材或者厚板材外,特别地还可以指的是金属带、由软磁原料制成的金属带或者金属板、钢带或者电工钢带。可选地,可以使用其它板材制造方法。
叠片铁芯优选地要么是定子铁芯,要么是转子铁芯。除了粘合剂外,叠片铁芯还由所谓的薄片构成,其因此也可以被称为薄片铁芯。
根据开头描述的方法的一种有利的改进方案,活化设备包括第一红外照射设备。通过第一红外照射设备,用红外辐射照射并且通过随之输入的热量使粘合剂涂层活化。
换句话说,在板材中并且特别地在粘合剂中提供足以活化的温度,例如通过在达到活化温度所需的发射功率下,在0.05到1秒之间的时段内进行照射,其中发射功率在各自方面而言当然取决于粘合剂的确切选择和模制件的性能,特别是其表面和材料的性能,并且对于熟悉本发明的实现的本领域技术人员而言,可以毫无难度地测定该发射功率。
特别优选地,一个或者说更多个活化设备被布置在切割设备与分离设备之间并且包括至少一个在冲压方向上指向第一板材表面的上部红外照射设备。替代地,活化设备包括至少一个位于板材该侧对面的下部红外照射设备,其中切割设备位于该侧上并且下部红外照射设备逆着冲压方向。替代地,既可以预设至少一个上部红外照射设备,也可以预设至少一个下部红外照射设备。不必强制性地以直角实现一个或者说更多个红外照射设备在薄片表面上的定向,而是也能够以另一角度进行定向。
特别地,在既存在上部红外照射设备,也存在下部红外照射设备的情况下,在利用双面上配备有粘合剂涂层的板材时,有可能以特别适合的方式,既在第一板材侧上,也在相对的第二板材侧上,使粘合剂活化,其有利结果是:可以期待板材相互间的出色粘附。
根据一种改进方案,活化设备包括第二红外照射设备。第一红外照射设备和第二红外照射设备发出不同波长的红外辐射,以便以不同的活化深度使粘合剂涂层活化。例如,可以预设,第一红外照射设备具有波长处于780nm到1200nm之间的红外辐射和/或第二红外照射设备具有波长处于1200nm到3000nm之间的红外辐射。通过这种布置,由于取决于波长的不同渗透深度,可以提供更均匀并且特别地关于深度方面更一致的粘合剂涂层的活化。伴随而来的是特别好的粘附性和/或特别好的力吸收能力的优点。
这种布置也可以被称为双重活化。又可以单面地或者双面地实施该布置。
替代地或者额外地,活化设备可以包括感应加热器,其优点在于,在感应加热板材的过程中,从板材的具有粘合剂涂层的粘附面开始使粘合剂活化,从而实现良好的活化并且随后实现粘合剂的粘附。
在一种特殊的改进方案中,在驶入切割设备中之前,先例如借助于感应加热预热带材。这样做的优点在于:以更低的热量就能应对压床内的活化,或者提高了总共引入的热量并且粘连由此满足了例如在机械特性方面更高的要求。
此外,预热的优点在于包括已知优点的压紧力的降低,和更低的成形功率,其所引入的残余应力更低。当额外地针对切割工具进行本领域技术人员熟悉的其它可选调整时,可以特别好地实现这一效果。
在另一改进方案中,在线内设施的罩壳内实现步骤B)至步骤E)中的若干或者更多个步骤,优选实现所有步骤,以尽可能地在整个系统内保持所引入的热量,其优点是整个方法的更高的能量效率。
此外,可以部分段地或者完全地主动加热线内设施,例如带材入口和再压站。为此,通常使用的压床机架和工具容纳部的燃油加热被扩展至优选地逆流地实现的对工具、再压站和/或内部空间的加热,例如借助于具有筒式加热器的风机。
在一种专门的实施方案中可以预设,线内设施中的活化温度处于30摄氏度到180摄氏度之间,优选地处于40摄氏度到120摄氏度之间,特别优选地处于50摄氏度到100摄氏度之间,并且在再压站中,在高于活化温度的温度下进行再压。在改进方案中预设有多种变体,根据这些变体,处理装置包括涂装单元,作为粘合剂涂层的处理,通过涂装单元,至少分区域地为模制件涂装处理流体,该处理流体被涂覆到粘合剂涂层上。处理流体用于在达到预定的模制件数量后,在分别为此选出的模制件中降低粘合剂的效果,使得所产生的模制件堆叠体在该位置处具有一种额定断裂点,其将两个彼此重叠的堆叠体部段相互分离。涂装单元可以例如是涂覆辊或者由两个对向的涂覆辊构成的辊单元,其平行于或者垂直于模制件在线内设施中的运输方向,在为此选出的模制件上方行驶,以对其进行涂装。
可以预设,选出的模制件单面地或者双面地配备有处理流体。如果模制件双面地涂装有处理流体,则模制件可以在两侧上分别从堆叠体部段上分离并且之后可毫无进一步功能地作为废品被移除。
优选地,模制件全表面地涂装有处理流体。
优选地,作为处理流体,将冲压油涂覆到粘合剂涂层上,其优点在于轻松的可获得性以及额外的适宜性,其原因在于:冲压油本来也不可避免地用在工艺中,使得不会由于使用了另一其它种类的物质而造成不期望的反应。
优选地,冲压油是自挥发性的冲压油。
作为冲压油,例如可以考虑使用非水溶性冷却润滑液,特别是用于无切屑成形的中等黏度金属加工油。
优选地,使用不含氯和例如钡等重金属的油,其适合于拉深操作并且通过其粘附能力和润湿能力保证了均质的润滑油膜。更优选地,油在40℃下具有80到110mm2/s,优选地90到100mm2/s的黏度,并且具有>150℃,优选地>170℃的燃点。特别地,油包含苯酚和异丙基取代的磷酸酯,优选地以3:1的比例,并且可选地包括份额为5重量百分比的磷酸三苯酯。
例如,可以使用诸如嘉实多公司在本申请的申请日时以商标名称Iloform FST 16销售的油。
替代地或者额外地,可以利用照射设备,作为对粘合剂涂层的处理,使用该照射设备来使粘合剂涂层感光过度。举例而言,可以通过在为此选出的模制件中,例如通过设施控制系统短时地调高红外照射设备的照射功率和/或通过暂时减缓或者暂时停止模制件的运输来提高模制件在红外照射设备下的停留时间,将用于活化的红外照射设备用于感光过度。
替代地或者额外地,可以借助于增湿单元,作为对粘合剂涂层的处理,将例如液氮等冷却液施加至粘合剂涂层。
根据本发明,在步骤F)中放置模制件,除此之外,优选地,在每次放置模制件后,或者在放置了特定的、预定的多个模制件的数量后,或者在形成模制件堆叠体后,用轴向力,即用垂直于平坦表面指向的力,例如借助于压紧冲头,压紧模制件。轴向力支持由模制件的自重产生的力,但是明显低于在可能的再压过程中应用的力。
特别优选地,在分离了堆叠体部段后,在压床中对堆叠体部段进行再压,其中端面侧的压力,即垂直于薄片表面、优选地在端面上恒定的压力为10000N/(14000mm2)到200000N/(10000mm2),优选地处于50000N/(14000mm2)到150000N/(10000mm2)之间,模制件堆叠体的温度处于30摄氏度到180摄氏度之间,优选地处于40摄氏度到120摄氏度之间,特别优选地处于50摄氏度到100摄氏度之间。由此,在两级的方法中进行压缩,其中第一级是形成步骤F)的模制件堆叠体或者形成步骤F)的模制件堆叠体的堆叠体部段,而第二级是再压。已经表明,两级的压缩引起粘附性的显著提高,即约为在头部拉伸试验(Kopfzugprüfung)时为了使堆叠体部段分离所要施加的力的翻倍。在下文中会描述示例性测量。其它已证实的优点是改善的散热和整个复合体的提高多于5%的抗剪强度。
由本领域技术人员在考虑到周期时间和经济方面的条件下,进行温度和压力的精确匹配,并且该精确匹配还可以取决于粘合剂厚度与板材厚度的比例,但是所选的活化设备的配置还特别地取决于对待创建的构件的要求。
通过在定位装置中,借助于必要时布置在分离设备内或者旁的、产生热量输入的照射设备和/或借助于布置在定位装置上的感应装置,实现模制件堆叠体的加热并且在再压过程中利用上文中提到的区域内由该加热得到的余热,优选地获得处于30摄氏度到180摄氏度之间,优选地处于40摄氏度到120摄氏度之间,特别优选地处于50摄氏度到100摄氏度之间的模制件堆叠体的温度。
通过在叠片铁芯的轴向方向上,在端面侧上以均匀的平面压力,即在垂直于薄片表面指向的方向上,在轴向方向上进行叠片铁芯的挤压,实施压缩步骤。通过挤压实现特别好地制造单个模制件之间的粘附复合体并且由此有助于叠片铁芯的耐久性。优选地,在压床外,在下游的压缩站中进行下游的压缩步骤。
在一种改进方案中,可以实现包括路径调节而非力调节的压缩。这例如通过可调的止挡部实现。结合非常精确的温度控制,可以由此非常精确地设定构件的轴向长度。
然而,替代地,还可以通过分离设备的优选地部分或者全表面的压力,实现压缩步骤。
通过粘贴和再压实现的叠片铁芯的特别好的机械强度是特别有利的,由此,例如可以明显更简单且更精确地实现切削加工。因此,可以更简单地实现随着转速或者说圆周速度升高的要求。其它优点是高度的结构自由。
由于均匀地加热单个板材(或者说“三明治”),得到更均质的加热,伴随着例如更好的几何特性、更低的内部应力相关的优点。
特别优选地,通过一种板材执行该方法,其中粘合剂涂层作为水性分散体被涂覆到板材上。水性分散体的优点在于,涂装系统不含有机溶剂(不含VOC)。
此外,优点在于,涂装的板材被干燥至几乎无粘性,从而有可能卷绕成线圈,而不会造成单个线匝相互间粘住。此外,产生随后在压力和温度下进行的化学交联。含溶剂的、已溶解的环氧树脂系统对于无粘性干燥而言通常不是足够高分子的,其缺点在于,如果有的话,只能很困难地展开线圈中的单个线匝,由此妨碍了后续工艺中的利用。
因此,一种实施方案以特别优选的方式预设了,所涂覆的粘合剂涂层没有以溶解在有机溶剂中的状态存在。
粘合剂涂层优选地由一种粘合剂构成,相较于本领域技术人员已知的市场上常见的烤漆系统,在可比的烧制条件下,在即将开始化学交联之前,该粘合剂具有显著更高的黏度,特别是显著更高的复数黏度,这通过下文中显示的试验结果阐明。由此得到以下优点,即在如在根据本发明的方法或者其改进方案的进程中达到的温度下,不会实现粘合剂的液化,而是在任何情况下,粘合剂都是可塑的,即软化的,使得粘合剂完全停留在模制件堆叠体内。
特别地,优选地使用不是热熔胶的粘合剂,即优选是:在上文中描述的最高180摄氏度的活化温度下不是液态的粘合剂。
特别优选地,使用的粘合剂在即将开始化学交联之前,即例如:在紧邻化学交联的温度范围的局部最小值处的“复数黏度(温度)”曲线中,具有8Pa x s或更高,优选地10Pa xs或更高的复数黏度。在根据本发明的方法或者其改进方案中,至少在低于化学交联开始的温度的温度下不低于前述复数黏度的粘合剂不会引发粘合剂的大面积液化,而是在任何情况下,在所使用的温度下,特别地甚至在所使用的活化温度下,粘合剂都是软膏状的。这又引起获得具有优异特性的、特别是几何形状上的高尺寸稳定性的叠片铁芯。这种叠片铁芯还特别地适合于实施具有再压步骤的方法,由此额外地有利于几何形状的高尺寸稳定性。
粘合剂优选地包含:
60重量份的固态树脂形式的环氧树脂,
0.5到15重量份的潜伏性固化剂,
1到15重量份的潜伏性加速剂。
优选地,粘合剂包含1到10重量份的潜伏性固化剂,特别优选地2到5重量份的潜伏性固化剂。
术语“潜伏性固化剂”指的是用于环氧树脂的固化,但是为了固化而必须特别地通过供应化学能和/或热能活化的物质。潜伏性固化剂例如作为以粉末状存在的固态物质添加到粘合剂中。
术语“潜伏性加速剂”指的是将通过潜伏性固化剂实现的环氧树脂的固化加速的物质。关于加速剂,定语“潜伏性”也指为了实现其功能该加速剂也必须事先通过化学能和/或热能活化。潜伏性加速剂例如作为以粉末状存在的固态物质添加到粘合剂中。
上文中给出的组合物是指作为固体存在的组分以给定的重量份组成粘合剂混合物的混合物,其在分散体和/或溶液中,通过适合的液体变成可以形成粘合剂涂层的粘合剂。包括给定组分的粘合剂在可用状态下,即以适合于涂装的形式,优选地作为上文中给出的组合物在分散介质中的分散体,特别地作为水性分散体存在。
由于所提供的板材包括由可热活化的粘合剂制成的粘合剂涂层,因此,涂装有粘合剂的板材用作半成品,其用于电磁部件(特别是定子铁芯或者转子铁芯)的能以灵活的方式调整的制造方法。由于必须首先对粘合剂进行热活化,因此,可以在例如通过冲压将薄片从板材中移出后,在期望的时间点或者说在期望的方法步骤中进行粘合功能。在活化后的短时段内,必须在活化后(可选地,优选地也在压床中和/或在下游压缩工艺中的部分表面或者全表面的压力下)聚集薄片,使得其在化学硬化反应过程中相互粘合。只有这样,才能产生无缺陷的、不脱层的并且几何上精确的、机械上稳定的铁芯。
通过所描述的粘合剂组合物,板材的表面具有例如0.05到1秒,优选地0.3到1秒的潜在的短活化时间。这些特性伴随相对较高的耐热性和相对较高的绝缘能力和耐老化性。
存在于所描述的粘合剂中的环氧树脂包含一种或更多种环氧树脂组分,其包括多于一种环氧基团,其中优选地,至少一种环氧树脂具有高于50摄氏度的软化点。
环氧树脂可以是脂族、脂环族或者芳香族环氧树脂。脂族环氧树脂含有携带脂族基和至少两个环氧树脂基的组分。
脂族环氧树脂的实例可以是丁二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、二环氧二甲基戊烷、二环氧丁烷、二甘醇二缩水甘油醚。
脂环族环氧树脂例如是3-环己烯基甲基-3-二环氧环己基羧酸酯、3,4-环氧环己基烷基-3’,4’-环氧环己烷羧酸酯、3,4-环氧-6-甲基环己基甲基-3’,4’-环氧邻甲基环己烷羧酸酯、二环氧乙烯基环己烷、二(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、二环氧二环戊二烯、1,2-环氧-6-(2,3-环氧丙氧基)六氢化-4,7-桥亚甲基茚满。
芳香族环氧树脂例如是双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、苯酚-酚醛环氧树脂、甲酚-酚醛环氧树脂、联苯环氧树脂、双苯酚环氧树脂、4,4’-联苯环氧树脂、二环氧二乙烯基苯、2-缩水甘油基苯基缩水甘油醚、四缩水甘油基亚甲基双苯胺。
在一种优选设计方案中,环氧树脂是双酚A环氧树脂。
作为潜伏性固化剂,使用一种优选地在80摄氏度到200摄氏度的范围内的温度下与粘合剂的环氧树脂进行固化反应的物质或者多种这样的物质的混合物。
固化剂可以包含氮丙啶衍生物、三嗪衍生物、咪唑啉、咪唑、邻甲苯双胍、环状脒、有机六氟锑酸盐化合物或者六氟磷酸盐化合物或者BF3-胺络合物。可以单独地或者组合地使用这些化合物。
实例是2-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑鎓偏苯三甲酸盐、1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓-偏苯三甲酸盐、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪、2,4-二氨基-6-[2’-十一烷基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪、2,4-二氨基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均-2,4-二氨基-6-[2”甲基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪、2-苯基咪唑、2-苯基-4,5-二羟甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑、2,3-二氢-1H-吡咯并[1,2-a]苯并咪唑、(1-十二烷基-2-甲基-3-苄基)咪唑鎓氯化物、2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉、2,4-二氨基-6-乙烯基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-乙烯基-1,3,5-三嗪异氰酸加合物、2,4-二氨基-6-甲基丙烯酰氧乙基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-甲基丙烯酰氧乙基-1,3,5-三嗪异氰酸加合物、1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-甲基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-壬基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2,4-二甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪、2,4-二甲氧基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2-氨基-4,6-二甲基-1,3,5-三嗪、2-氨基-4-二甲氨基-6-甲基-1,3,5-三嗪、2-氨基-4-乙氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪、2-氨基-4-乙基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪、2-氨基-4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪、2-氨基-4-甲基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2-氯-4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪、2-乙氨基-4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪、1-邻甲苯基双胍。
在一种优选设计方案中,加速剂包含脲衍生物和/或咪唑。
另外,粘合剂组合物还可以包含其它成分,例如防腐添加剂。
优选的是,固化剂包含双氰胺、咪唑、BF3-胺络合物或者其组合。
在一种设计方案中,粘合剂可以包含1到10重量份的潜伏性加速剂,优选1到5重量份的潜伏性加速剂,特别优选1到4重量份的潜伏性加速剂。
在另一优选实施方案中预设了,粘合剂还包括0.2到8重量份,优选0.2到4重量份的颜料。表面的光学外观由此可以被配置得更令人愉悦。颜料可以选自焰黑、铁黑涂料或者水溶性颜料的组或者前述多种的混合物。
优选地,粘合剂包含一种或更多种本领域技术人员已知的绝缘添加剂,其中术语“绝缘添加剂”指的是为了提高粘合剂的电阻而专门提供的添加剂。绝缘添加剂能够以1到10重量份,优选1到5重量份的用量包含在胶粘剂中。
优选地,粘合剂包含一种或更多种本领域技术人员已知的防腐添加剂。防腐添加剂能够以1到10重量份,优选1到5重量份的用量包含在胶粘剂中。
在该方法的一种变体中,潜伏性加速剂包含脲衍生物。
包含在粘合剂中的潜伏性加速剂优选地由至少50wt.%,更优选地至少90wt.%脲衍生物构成,更优选地完全由其构成。
作为脲衍生物,优选地使用N,N-二甲基脲或者N,N‘-二甲基脲或者特别优选地包括两个脲基团作为官能团的双官能团脲衍生物,具体地,特别优选地使用4,4’-亚甲基双(苯基二甲基脲),或者前述多种的混合物。
包含在粘合剂中的潜伏性加速剂优选地由至少50wt.%,更优选地至少90wt.%,更优选地至少98wt.%的4,4’-亚甲基双(苯基二甲基脲)构成,格外优选地完全由其构成。
在该方法的一种变体中,作为脲衍生物,还使用或者只使用非对称取代的脲。
在该方法的一种替代改进方案中,使用一种脲衍生物,其中至少一个、优选两个、特别优选三个氢原子彼此独立地被各自方面而言可以被取代的烷基基团和/或苯基基团替代。优选地,烷基基团是甲基、乙基、丙基或者丁基,优选是甲基;苯基基团是苯基或者优选地在位置4中进行低取代的上述烷基中的一种、同样优选地是上述烷基中的一种的冷却1。在另一替代方案中,在本发明的意义上,双官能团脲衍生物作为上文中描述的衍生物,其包括两个官能团。官能团是决定性地确定物质特性并且特别地决定性地确定化合物的反应行为的原子团,特别地官能团发生反应。进一步地,要使用的脲衍生物是不含卤素的。在一种替代方案中,要使用的脲衍生物包括两个作为官能团的脲衍生物。有利地,由此可以在没有作为交联剂的二氰胺的存在下,使环氧树脂固化。
作为脲衍生物,还可以预设一种物质
其中R是氢或者根据
n=0或1,优选是1,
X=O或S,优选是O,
R1、R2和R3分别是氢、卤素、硝基、取代或者非取代的烷基、烷氧基、芳香基或者芳氧基,
R4是烷基、烯基、环烷基、环烯基、可选地由卤素、羟基或者氰基取代的芳烷基,优选甲基、乙基、丙基、丁基,特别优选甲基,R5是诸如R4或者烷氧基,R5可选地与R4形成杂环,
或者N,N-二甲基-N’-(3,4-二氯苯基)脲,或者N,N-二甲基-N’-(3-氯-4-甲基-苯基)脲,或者N,N-二甲基-N’-(3-氯-4-甲氧基苯基)脲,或者N,N-二甲基-N’(3-氯-4-乙基苯基)脲,或者N,N-二甲基-N’-(4-甲基-3-硝基苯基)脲,或者N-(N’-3,4-二氯苯基氨甲酰基)吗啉,或者N,N-二甲基-N’(3-氯-4-甲基苯基)硫代脲;
优选地,脲衍生物是4,4’-亚甲基双(苯基二甲基脲);
或者是前述两种、三种或更多种的混合物。这种混合物优选地包含至少10%、25%,优选50%、60%、70%、80%或者90%的4,4’-亚甲基双(苯基二甲基脲)。
前述类型的脲衍生物的优点得自GB 1293142 A。发明人发现,这种衍生物可以出色地用于制造电磁部件。
脲衍生物的平均粒度(算术平均值)优选地处于1微米到30微米之间。
可以预设,粘合剂涂层单面地或者双面地施加到板材上。如果双面地施加粘合剂涂层,那么涂层的厚度可以相同,但是也可以预设不同的厚度。
作为优选的粘合剂涂层厚度,即在单面粘合剂时一侧上的涂层厚度或者说双面粘合剂涂层时两侧上的粘合剂涂层相加的总厚度处于1微米到20微米之间,优选地处于2微米到10微米之间。特别优选地,总厚度处于4到8微米之间。
单面进行的板材粘合剂涂装伴随仪器上更简单的制造,而板材的双面粘合剂涂层又伴随以下优点,即在相互定位由板材制得的单个薄片的过程中,粘合剂表面被定位在粘合剂表面上,由此实现改善的粘附和由此更高的电磁部件机械稳定性,这已经在试验中表现出来。
特别优选地,第一板材表面的第一子涂层和第二厚度的第二板材表面的第二子涂层相互适应,使得第一厚度至少是第二厚度的1.5倍,优选地是其2倍。在这种配置中,第一厚度确保优异的绝缘,使得粘合剂间隙的风险几乎消失,而二者中更薄的涂层,即以第二厚度涂覆的第二子涂层主要用于产生优异的粘附。
两个涂层的总厚度处于4到6微米之间的双面涂装是格外优选的。通过根据本发明或者根据本发明的改进方案执行的方法,由于其高反应性,这种低涂层厚度是有可能的,如所产生的实施例所证明的。已知的烤漆粘合剂通常要求高于6微米的涂层厚度(例如每侧5μm的双面烤漆)。这引起以下优点,即基于根据本发明进行的试验,可以用其中一种所描述类型的板材特别地制造定子或者转子,其具有比借助于烤漆法制造的部件显著更高的铁充填系数。优点是包括该部件的电机的效能更高。但是,可以预设总共1到20微米之间,优选2到8微米之间的粘合剂涂层。
在另一替代方案中,在板材与粘合剂层之间布置有预处理、粘附力增强剂、磷化处理和/或例如设计为绝缘漆层的绝缘体,和/或在板材的与粘合剂层相对的一侧上只布置有绝缘漆,或者是未涂装的表面。
特别优选地,板材被设计为非晶粒取向的电工钢带,也被称为所谓的NO-电工钢带,或者从这种电工钢带中分离出来,其中除了Fe和不可避免的杂质外,非晶粒取向的电工钢带还包含以下元素(所有数据均以wt.%为单位):
0.1到3.50的Si,
0.01到1.60的Al,
0.07到0.65的Mn,
可选地,最高0.25的P。
应当理解,所有合金组分和杂质的总和互补至100wt.%。
特别优选地,遵守下文中的条件(所有数据均以wt.%为单位):
2.3到3.40的Si,
0.3到1.1的Al,
0.07到0.250的Mn,
可选地,最高0.030的P,其余为Fe和不可避免的杂质。
应当理解,所有合金组分和杂质的总和互补至100wt.%。
优选地,非晶粒取向的电工钢带或者非晶粒取向的板材根据DIN EN ISO 6892-1测量,标况下在纵向方向上具有190到610MPa的屈服强度、310到740MPa的最大抗拉强度和6到48%的A80最低断裂延伸率,以及100-250的Hv5硬度。
在一种特别优选的实施方案中,原料根据DIN EN ISO 6892-1测量,室温下在纵向方向上具有310到600MPa的屈服强度、400到640MPa的最大抗拉强度和7到32%的A80断裂延伸率,以及130-250的Hv5硬度。
优选地,材料在P1.0/400Hz下具有5到17%的范围内的各向异性。
适合地且优选地,使用厚度处于0.05到2.5mm之间的板材,特别是电工钢带,其中优选0.1到1.0mm之间的厚度。特别优选地,使用0.15到0.4mm之间的厚度。
替代地,板材可以是由板材层(例如由其中一个上文中描述的电工钢带)组成的多层复合体(三明治结构),并且由一个或更多个另外的层组成,例如包括声学阻尼功能层(例如bondal E)。此外,板材也可以单面或者双面涂装有声学阻尼功能层(例如Halb-bondalE),使得所描述的粘合剂系统直接连接到声学阻尼功能层上(例如化学基础丙烯酸酯)。根据技术,已知的是环氧树脂系统具有良好的相容性。
替代地,板材可以在一侧上具有声学阻尼功能层,而在相对的板材侧上具有要使用的粘合剂层。
在一种有利的改进方案中,以至少80/分钟,优选地120/分钟到300/分钟之间的行程次数,执行根据本发明的方法的步骤C)至步骤F)。在对粘合剂连接的要求更低或者电气部件更小的情况下,还可以实现明显高于300/分钟的行程次数。
本发明的理念涉及一种叠片铁芯或者一种电机用叠片铁芯的堆叠体部段,其通过开头所描述类型的方法或者其改进方案制得。特别地,叠片铁芯或者堆叠体部段被设计为定子或转子。
此外,本发明包括一种电机,特别是电动机,其包括通过根据本发明的方法或者方法的其中一种改进方案制得的定子和/或转子。
在一种改进方案中,电机包括定子和转子,其中定子部分地或者完全是通过根据本发明的方法或者方法的其中一种改进方案制得的叠片铁芯,并且转子部分地或者完全是借助于专业冲压叠装制得的结构元件。由此以优异的电磁特性,提供在电磁效能方面特别高品质要求的定子,但通过非常成本高效的常规冲压叠装制造在其电磁特性方面在多种应用中品质要求较低的转子。因此,提供了一种电机,其提供良好的电磁特性与成本高效的制造之间特别好的折衷。
本发明的主题的其它细节、特征和优点得自下文中参考附图做出的说明,在附图中示例性地显示了本发明的实施方案。
应该理解,上文中提及的和下文中阐述的特征不仅能够以分别给出的组合使用,还可以在其它组合中使用或单独使用。
实施例
适合于用于制造用于电动机的叠片铁芯的方法的第一实施方案的实例显示在图1中。提供了已经涂装有粘合剂的板材,更确切地说,以涂装有根据本发明预设的类型的粘合剂的、非晶粒取向的电工钢带1的形式。该钢带被运输进线内设施中。在第一站中,一定数量的被设计为冲模的切割设备4负责切割被设计为转子薄片或者定子薄片的模制件2。在下一站中,借助于被设计为NIR发射器的用于发出红外辐射的设备5,照射模制件,通过由此引起的加热,模制件的粘合剂涂层被活化。活化设备5包括第一红外照射设备5a和第二红外照射设备5b。第一照射设备5a发射波长为780nm到1200nm的辐射,而第二照射设备发射波长为1200nm到3000nm的辐射。通过用不同波长进行照射,在垂直于板材表面指向的方向上实现粘合剂涂层的更均匀的活化,其中除此之外,由于更高的效能,允许行程次数提高,因为为了使粘合剂涂层活化,需要更低的持续时间。
用被设计为涂装滚筒的处理装置9涂装特定的薄片,以便在稍后的模制件堆叠体中用作单个叠片铁芯之间的额定断裂点。涂装滚筒9始终在预定的所达到的模制件数量分别完成了粘合剂涂层的活化时驶至板材,在所示的图中为驶入纸平面,并且涂装达到预定的数量后紧跟着的模制件,以降低或者完全地消除粘合剂涂层的效果。所涂装的模制件随即具有额定断裂点,在该额定断裂点处,模制件堆叠体可以优选地在持续进行的过程中被分离成堆叠体部段并且这些堆叠体部段中的每一个都呈现了完工的叠片铁芯。在制造模制件堆叠体的过程中,薄片8是对应于预定的所达到的模制件数量的薄片。出于这一原因,用被设置为处理装置的涂装滚筒9,为其涂装冲压油并且其由此具有降低的粘合力。
随后,用被设计为冲模的分离设备6,挤出模制件,并且在定位区域中,位置对齐和/或角对齐地将其收集成堆叠体3并且进行预固定,即:配备有已活化的粘合剂涂层的薄片已经由于其自重而相互粘附。
在取出状态下,叠片铁芯是模制件堆叠体的在额定断裂点8处取出的堆叠体部段,其在薄片8处具有效果降低的粘合剂涂层。可以通过自重取出堆叠体部段,或者通过仪器支持或者人工支持而将其与模制件堆叠体分离。在当前实例中,存在两个单独的堆叠体部段,其在后续步骤中作为堆叠体部段3’,在压缩机站7中被再压。
最后,在压缩站中,用压缩机冲头7实现压缩,直至粘合剂硬化并且可以取出完工的叠片铁芯。
用于可有利地使用的板材的实施例及其用于根据本发明的方法的有利性能得自所进行的试验。
制造了以下样品:
来自电工钢带M800-50A(根据EN 10027-1)的板坯,其材料标号(Werkstoffkennzahl)为1.0816(根据EN 10027-2),厚度为0.5mm,长度×宽度为200×150mm。
制造了样品0、1、2和3。样品0、1和2是对照样品,其涂装有并非有利的粘合剂。
样品3是有利的样品。
所制造的样品是上文所述类型的板坯,其根据以下参数,通过涂覆滚筒,涂装有粘合剂:
层厚
样品0:第一表面:6μm,第二表面:0μm,
样品1:第一表面:6μm,第二表面:0μm,
样品2:第一表面:4μm,第二表面:2μm,
样品3:第一表面:4μm,第二表面:2μm。
为每种样品类型制造多个样本。为了测试长期稳定性,相同样品两两制造出18个三明治结构。
每次通过板压机,以200mm×200mm的板面,以3N/mm2的表面压力粘贴相同类型的两个样品,其中在烘炉中,通过加热至120摄氏度并且在120摄氏度保持30分钟,实现胶粘剂的活化。随后,将8个样品放置到烘炉中并且在此在40摄氏度下进行存放。每过去一周,就取出一个样品,并且进行剪切值测试(根据DIN EN 1465)。除此之外,每周进行一次室温下存放的样品的剪切值测试。测试的结果显示在图2a和图2b中。
根据结果可以看出,在室温下,有利地使用的组合物的剪切值优于参考样品,即样品0、样品1和样品2的剪切值。在六周后测试的样品0具有明显降低的剪切值,在8周后,样品0的剪切值为0。
在参考样品样品0中,40摄氏度下的存放最晚在一周后引起为0的剪切值,因此该样品在40摄氏度下不具有任何存储稳定性。在两周后,样品1和样品2具有几乎未变化的高于7.0N/mm2的良好剪切值,但是自存放三周起,开始显著退化。
在所有情况下,包括双面涂装的表面的样品2的剪切值高于包括单面涂装的表面的样品1的剪切值。这是伴随双面涂装的板材出现的特别有利的效果的证明。
特别地,可以看出,样品3具有最佳的存储稳定性,其良好的剪切值在40摄氏度下存放时,在4周后几乎无变化。作为唯一的样品,可以获得板坯三明治结构,其也在40摄氏度下的四周存放后具有未改变的良好剪切值。截至申请日时这些实验仍在继续。
除此之外,还在完工的三明治结构上进行了试验,其中这些三明治结构被加热至测试温度,此后在短时间保持后,同样在热量下经受剪切值检验。
结果表明,样品2和样品3都能在一定的时段内经受住最高200摄氏度的高温,而不会丧失其机械稳定性。然而,特别地表明了,样品3的剪切值显著高于并且同时散布显著低于对照样品2的对应值。
作为参考,样品0经受了温度测试,表明了,在加热至150摄氏度后,获得了大约0.90N/mm2的剪切值。由此,以样品3为基础,表明了,相对于已知的板材,有利的板材适合于制造温度稳定性更高的叠片铁芯。
在图3中,根据已经进行的试验可以看出,即便在100摄氏度左右的范围内的温度下,包括如样品3中也使用的组合物的、有利的粘合剂也具有比市场上常见的烤漆显著更高的复数黏度。特别地,在即将开始化学交联之前,复数黏度以10.74Pa x s的数值,明显大于常规烤漆所达到的数值。由此,促使能够以有利的方式,将配备有这种粘合剂涂层的板材用于根据本发明的方法,并且特别地还用于其预设了再压的改进方案,因为不会出现粘合剂的液化,而是在任何情况下,都实现到软膏状特性的过渡。由此得出不会观察到任何值得注意的粘合剂从叠片铁芯中的流出,其对应优点特别地在于良好的粘附性,这些优点例如可通过拉伸测试证明。
其它未示出的试验在持续70天的长期试验中得出:样品3在耐油性方面与样品0到样品2中的每一个在质量上相当,即在剪切值试验中,在150摄氏度下存放在油中70天之后,没有发现薄片彼此间的粘附性的降低。
Claims (18)
1.一种用于制造电机用叠片铁芯的方法,其中所述叠片铁芯优选地要么是定子铁芯,要么是转子铁芯,所述方法包括以下步骤:
A)提供一个或更多个配备有能至少部分地硬化的聚合物基粘合剂涂层的板材;
B)将所述板材运输到线内设施中,所述线内设施包括:至少一个切割设备、分离设备和用于使所述粘合剂涂层活化的活化设备,所述活化设备优选地被布置在至少一个所述切割设备与所述分离设备之间;
C)用至少一个所述切割设备,从步骤A)中提供的所述板材中,切割优选地被设计为定子薄片或者被设计为转子薄片的模制件;
D)借助于用于使所述模制件的粘合剂涂层活化的所述活化设备,使所述模制件的粘合剂涂层,优选在步骤C)中形成的所述模制件的粘合剂涂层活化;
E)用所述分离设备,从所述板材上分离所述模制件;
F)将所述模制件放置到定位区域内,以形成模制件堆叠体;
G)重复步骤C)至步骤F),以持续地用模制件装填所述定位区域,其中在达到预定的模制件数量后,对于后续的所述模制件,在执行步骤F)之前,借助于处理装置,至少部分区域地为后续的所述模制件配备处理流体,以降低后续的所述模制件的粘合剂涂层的效果,使得由于所述粘合剂涂层效果降低,在所述定位区域内,后续的所述模制件的粘合剂涂层引起位于效果降低的所述粘合剂涂层下方的堆叠体部段能更好地从位于效果降低的所述粘合剂涂层上方的堆叠体部段上分离。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述活化设备包括第一红外照射设备,并且用红外辐射照射所述粘合剂涂层并且由此使其活化。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述活化设备包括第二红外照射设备,其中所述第一红外照射设备和所述第二红外照射设备发出不同波长的红外辐射,以便以不同的活化深度使所述粘合剂涂层活化。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述第一红外照射设备发射780nm到1200nm之间的波长,并且所述第二红外照射设备发射1200nm到3000nm之间的波长。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述活化设备包括感应加热器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中
-所述处理流体是分离液体并且所述处理装置是涂装单元,作为对所述粘合剂涂层的处理,通过所述涂装单元,将所述分离液体涂覆到所述粘合剂涂层上;或者
-所述处理流体是冷却流体并且所述处理装置是增湿单元,作为对所述粘合剂涂层的处理,通过所述增湿单元,将优选地被设计为冷却液的冷却流体施加至所述粘合剂涂层。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述处理流体是被设计为冲压油的分离液体。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在分离了堆叠体部段后,在压床中对所述堆叠体部段进行再压,其中端面侧的压力,即垂直于薄片表面、优选地在端面上均匀分布的压力为10000N/(14000mm2)到200000N/(10000mm2),优选地处于50000N/(14000mm2)到150000N/(10000mm2)之间,特别优选地,温度处于30摄氏度到180摄氏度之间,尤其优选地处于40摄氏度到120摄氏度之间,更优选地处于50摄氏度到100摄氏度之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述粘合剂涂层作为水性分散体被涂覆到所述板材上;和/或
所述粘合剂涂层具有复数黏度,在即将开始化学交联之前,所述黏度为至少8Pa x s,优选地为10Pa x s。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述粘合剂涂层包含:
60重量份的固态树脂形式的环氧树脂,
0.5到15重量份的潜伏性固化剂,
1到15重量份的潜伏性加速剂。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在步骤A)中提供的所述板材在两面上都配备有所述粘合剂涂层。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述潜伏性加速剂包含脲衍生物,特别地还包含或者只包含非对称取代的脲,
优选N,N-二甲基脲或者N,N‘-二甲基脲或者特别优选地包括两个脲基团作为官能团的双官能团脲衍生物,具体地,特别优选4,4’-亚甲基双(苯基二甲基脲),或者前述多种的混合物。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述脲衍生物是以下物质
其中R是氢或者根据
n=0或1,优选是1,
X=O或S,优选是O,
R1、R2和R3分别是氢、卤素、硝基、取代或者非取代的烷基、烷氧基、芳香基或者芳氧基,
R4是烷基、烯基、环烷基、环烯基、可选地由卤素、羟基或者氰基取代的芳烷基,优选甲基、乙基、丙基、丁基,特别优选甲基,
R5是如同R4一样或者烷氧基,R5可选地与R4形成杂环,
或者N,N-二甲基-N’-(3,4-二氯苯基)脲,或者N,N-二甲基-N’-(3-氯-4-甲基-苯基)脲,或者N,N-二甲基-N’-(3-氯-4-甲氧基苯基)脲,或者N,N-二甲基-N’(3-氯-4-乙基苯基)脲,或者N,N-二甲基-N’-(4-甲基-3-硝基苯基)脲,或者N-(N'-3,4-二氯苯基氨甲酰基)吗啉,或者N,N-二甲基-N’(3-氯-4-甲基苯基)硫-脲,
优选地,脲衍生物是4,4’-亚甲基双(苯基二甲基脲);
或者是前述两种、三种或更多种的混合物。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中用至少80/min的行程次数,优选120/min到300/min之间的行程次数,执行步骤C)至步骤F)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中从借助于用模制件装填所述定位区域而形成的模制件堆叠体中,单独取出通过效果降低的粘合剂涂层而相互分离的或者配备有额定断裂点的堆叠体部段。
16.一种电机用叠片铁芯,通过根据权利要求15所述的方法,将所述叠片铁芯制造成堆叠体部段,所述叠片铁芯特别地被设计为定子或者被设计为转子。
17.一种电机,特别是电动机,包括根据权利要求16所述的定子和/或转子。
18.根据权利要求17所述的电机,所述电机包括定子和转子,其中所述定子部分地或者完全是根据权利要求16所述的叠片铁芯,并且所述转子部分地或者完全是借助于专业冲压叠装制得的结构元件。
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