DE102007019911A1

DE102007019911A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Blechteilen

Info

Publication number: DE102007019911A1
Application number: DE102007019911A
Authority: DE
Inventors: Cornelius Dr. Ing. Hentrich; Volker Dipl.-Ing. Keck
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2007-11-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Blechteilen, insbesondere von Elektroblechteilen, Transformatorblechteilen oder Generatorblechteilen, durch Trennen von Blech, insbesondere von Elektroblech, Transformatorblech oder Generatorblech. Um die Herstellung von qualitativ hochwertigen Blechteilen in Großserie zu vereinfachen, wird das Blech durch Hochgeschwindigkeits-Scherschneiden unter Ausnutzung des adiabatischen Effekts getrennt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Blechteilen, insbesondere von Elektroblechteilen, Transformatorblechteilen oder Generatorblechteilen, durch Trennen von Blech, insbesondere von Elektroblech, Transformatorblech oder Generatorblech. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs, mit Blechteilen.
Es ist bekannt, Blechteile, insbesondere Elektroblechteile, wie Transformatorblechteile oder Generatorblechteile, durch Stanzen in der Großserie herzustellen. Elektroblechteile sind Grundbestandteile für Stator und/oder Rotor in elektrischen Maschinen, insbesondere Elektromotoren oder Generatoren. Bei der Herstellung durch Stanzen wird die Schnittkante aufgehärtet, die dadurch auch eine Veränderung ihrer elektromagnetischen Eigenschaften erfährt. Zur Verringerung der Schnittkantenverfestigung ist es möglich, das Blech mit Hilfe von Laserstrahlung zu schneiden. Andere Trennverfahren, die eine geringe Schnittkantenverfestigung ermöglichen, sind zum Beispiel Wasserstrahlschneiden oder Drahterodieren. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 17 185 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Profilteilen durch Trennen von Profilstangen bekannt, wobei das Trennen adiabatisch durch Hochgeschwindigkeits-Scherschneiden erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung von qualitativ hochwertigen Blechteilen, insbesondere von Elektroblechteilen, Transformatorblechteilen oder Generatorblechteilen, durch Trennen von Blech, insbesondere von Elektroblech, Transformatorblech oder Generatorblech, in der Großserie zu vereinfachen. Dabei sollen insbesondere kurze Bearbeitungszeiten und eine gute Reproduzierbarkeit ermöglicht werden.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Herstellen von Blechteilen, insbesondere von Elektroblechteilen, Transformatorblechteilen oder Generatorblechteilen, durch Trennen von Blech, insbesondere von Elektroblech, Transformatorblech oder Generatorblech dadurch gelöst, dass das Blech durch Hochgeschwindigkeits-Scherschneiden unter Ausnutzung des adiabatischen Effekts getrennt wird. Durch das Schneiden oder Trennen im adiabatischen Bereich können die Ummagnetisierungsverluste im Bereich der Schnittkante reduziert werden. Der adiabatische Effekt führt insbesondere zu einer geringeren Verfestigungszone in der Schnittkante. Als adiabatischer Prozess wird eine physikalische oder chemische Zustandsänderung bezeichnet, die so schnell verläuft oder so gut isoliert ist, dass während ihres Ablaufs keine Wärme zwischen dem System und der Umgebung ausgetauscht wird. Im Zustandsdiagramm, zum Beispiel einem p-V-Diagramm, beschreibt die Adiabate eine Kurve, die Zustände gleicher Entropie verbindet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schergeschwindigkeit 10 bis 100 Meter pro Sekunde beträgt. Derartige Schergeschwindigkeiten werden auch als High Speed Impact Cutting bezeichnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeeinflusszone im Trennbereich eine Tiefe von weniger als 0,01 Millimeter aufweist. Dadurch kann die unerwünschte Schnittkantenverfestigung deutlich reduziert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass Blechteile mit einem Außendurchmesser von 80 bis 300 Millimeter hergestellt werden. Bei den Blechteilen handelt es sich vorzugsweise um Statorteile und/oder Rotorteile einer elektrischen Maschine.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial Feinblech verwendet wird. Als Feinblech wird Blech mit einer Blechdicke bezeichnet, die kleiner als 3 Millimeter ist. Bei dem Feinblech handelt es sich vorzugsweise um Elektroblech, Generatorblech oder Transformatorblech.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass Blechteile mit Blechdicken von 0,3 bis 1,0 Millimeter, insbesondere von 0,5 bis 0,8 Millimeter, hergestellt werden. Diese Blechdicken haben sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
Bei einer Vorrichtung zum Herstellen von Blechteilen, insbesondere von Elektroblechteilen, Transformatorblechteilen oder Generatorblechteilen, durch Trennen von Blech, insbesondere von Elektroblech, Transformatorblech oder Generatorblech, insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren ist die vorab angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Hochgeschwindigkeits-Antriebseinheit umfasst, die es ermöglicht, das Blech durch Hochgeschwindigkeits-Scherschneiden unter Ausnutzung des adiabatischen Effekts zu trennen. Anstelle einer konventionellen Presse wird eine Schneidpresse mit Hochgeschwindigkeits-Antriebseinheit eingesetzt, die ein Schneiden von Blech im adiabatischen Bereich ermöglicht. Eine derartige Schneidpresse wird auch als Schlagschneidemaschine bezeichnet.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs, mit Blechteilen, die gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren, insbesondere mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung, hergestellt worden sind. Aufgrund von geringeren Ummagnetisierungsverlusten kann der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine gesteigert werden. Dadurch kann die Reichweite eines mit einem erfindungsgemäßen Elektromotor ausgestatteten Kraftfahrzeugs erhöht werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Elektroblechteilen, insbesondere von Transformatorblechteilen oder Generatorblechteilen, durch Scherschneiden. Durch das Scherschneiden werden die Elektroblechteile aus einem Elektroblech in eine gewünschte Form gebracht. Zum Scherschneiden wird eine Schneidpresse mit einer Hochgeschwindigkeits-Antriebseinheit verwendet, die ein Scherschneiden oder Schneiden im adiabatischen Bereich ermöglicht. Die erfindungsgemäße Schneidepresse arbeitet mit einer Schergeschwindigkeit von 10 bis 100 Meter pro Sekunde. Der beim Scherschneiden mit diesen hohen Geschwindigkeiten auftretende adiabatische Effekt führt zu einer geringeren Verfestigungszone in der Schnittkante. Dadurch kann die Ausdehnung einer beim Scherschneiden auftretenden Wärmeeinflusszone in der Tiefe auf 0,01 Millimeter begrenzt werden.
Die Erfindung liefert unter anderem die folgenden Vorteile: Steigerung des Elektro-Maschinen-Wirkungsgrads aufgrund geringerer Ummagnetisierungsverluste, das heißt Energieeinsparung bei sämtlichen Elektromaschinen; bei Hybridgetrieben liefert die Erfindung einen doppelten Nutzen, da der Generator mehr Strom erzeugt und der Elektroantrieb weniger Strom verbraucht; verbesserte Schnittkantenform (keine Abrisszone), die gegebenenfalls für einen geringeren Luftspalt zwischen Stator und Rotor benutzt werden kann; Steigerung der Ausbringung (Kostenpotential) gegenüber konventionellem Scherschneiden aufgrund der kurzen Prozesszeit beim adiabatischen Trennen; die Erfindung wird auch für Transformatorblech oder segmentierte Generatorbleche eingesetzt.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Blechteilen, insbesondere von Elektroblechteilen, Transformatorblechteilen oder Generatorblechteilen, durch Trennen von Blech, insbesondere von Elektroblech, Transformatorblech oder Generatorblech, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech durch Hochgeschwindigkeits-Scherschneiden unter Ausnutzung des adiabatischen Effekts getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schergeschwindigkeit 10 bis 100 Meter pro Sekunde beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeeinflusszone im Trennbereich eine Tiefe von weniger als 0,01 Millimeter aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Blechteile mit einem Außendurchmesser von 80 bis 300 Millimeter hergestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial Feinblech verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Blechteile mit Blechdicken von 0,3 bis 1,0 Millimeter, insbesondere von 0,5 bis 0,8 Millimeter, hergestellt werden.
Vorrichtung zum Herstellen von Blechteilen, insbesondere von Elektroblechteilen, Transformatorblechteilen oder Generatorblechteilen, durch Trennen von Blech, insbesondere von Elektroblech, Transformatorblech oder Generatorblech, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Hochgeschwindigkeits-Antriebseinheit umfasst, die es ermöglicht, das Blech durch Hochgeschwindigkeits-Scherschneiden unter Ausnutzung des adiabatischen Effekts zu trennen.
Elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs, mit Blechteilen, die gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere mit einer Vorrichtung nach Anspruch 7, hergestellt worden sind.