DE102012212679A1

DE102012212679A1 - Elektromagnetische Maschine und System mit Siliziumstahlblechen

Info

Publication number: DE102012212679A1
Application number: DE102012212679A
Authority: DE
Inventors: Shekhar G. Wakade
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2013-01-24
Also published as: US20130022833A1; CN102888559A

Abstract

Ein Siliziumstahlblech, das aus einer Siliziumstahllegierungsstruktur ausgebildet ist, enthält in Gewichtsanteilen Eisen, Kohlenstoff, der in einer Menge von etwa 0,002 bis etwa 0,06 vorhanden ist, Silizium, das in einer Menge von etwa 1,5 bis etwa 4,0 vorhanden ist, Aluminium, das in einer Menge von etwa 0,1 bis 1,0 vorhanden ist, Titan, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,03 vorhanden ist, Vanadium, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,005 vorhanden ist, und Kobalt, das in einer Menge von etwa 0,001 bis etwa 5,0 basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Struktur vorhanden ist. In der Struktur sind weder Niob noch Zirkon vorhanden. Ein Siliziumstahlblechsystem, das das Siliziumstahlblech und eine Beschichtung, die darauf angeordnet ist, umfasst, und eine elektromagnetische Maschine, die einen Magnetkern aufweist, der eine Vielzahl von Blechen enthält, die benachbart zueinander gestapelt sind, werden ebenfalls offenbart.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Elektrostahl, und insbesondere Siliziumstahlblechsysteme und elektromagnetische Maschinen, die Siliziumstahlbleche enthalten, die aus einer Siliziumstahllegierungsstruktur ausgebildet sind.
HINTERGRUND
Elektromagnetische Maschinen, etwa Elektromotoren, Generatoren und Antriebsmotoren, sind nützlich zum Umwandeln einer Energieform in eine andere. Zum Beispiel kann ein Elektromotor durch die Wechselwirkung von Magnetfeldern und stromführenden Leitern elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln. Im Gegensatz dazu kann ein Generator oder Dynamo mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln. Darüber hinaus können andere elektromagnetische Maschinen, etwa Antriebsmotoren für Hybridfahrzeuge, sowohl wie ein Elektromotor als auch wie ein Generator arbeiten.
Elektromagnetische Maschinen enthalten oft ein Element, das um eine zentrale Längsachse herum drehbar ist. Das drehbare Element, d. h. ein Rotor, kann koaxial zu einem statischen Element, d. h. einem Stator, sein und Energie kann über eine Relativdrehung zwischen dem Rotor und dem Stator umgewandelt werden. Teile des Rotors und/oder des Stators können aus einem nicht ausgerichteten Siliziumstahl ausgebildet sein. Der Wirkungsgrad derartiger elektromagnetischer Maschinen hängt oft von einer Minimierung von Eisenverlusten und Kupferverlusten ab.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Siliziumstahlblech ist aus einer Siliziumstahllegierungsstruktur ausgebildet, die Eisen, Kohlenstoff, der in einer Menge von etwa 0,002 Gewichtsanteilen bis etwa 0,06 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, Silizium, das in einer Menge von etwa 1,5 Gewichtsanteilen bis etwa 4,0 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, Aluminium, das in einer Menge von etwa 0,1 Gewichtsanteilen bis etwa 1 Gewichtsanteil basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, Titan, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,03 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, Vanadium, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,005 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, und Kobalt, das in einer Menge von etwa 0,001 Gewichtsanteilen bis etwa 5,0 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, enthält. Außerdem sind weder Niob noch Zirkon in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden.
Ein Siliziumstahlblechsystem enthält das Siliziumstahlblech und eine Beschichtung, die auf dem Siliziumstahlblech angeordnet ist.
Eine elektromagnetische Maschine enthält einen Magnetkern, der eine Vielzahl von aneinander gestapelten Siliziumstahlblechen enthält, wobei jedes Blech der Vielzahl von Siliziumstahlblechen aus der Siliziumstahllegierungsstruktur ausgebildet ist.
Die vorstehenden Merkmale und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Offenbarung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Siliziumstahlblechsystems, das ein Siliziumstahlblech enthält, welches aus einer Siliziumstahllegierungsstruktur ausgebildet ist; und
2 ist eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung einer elektromagnetischen Maschine, die das Siliziumstahlblech von 1 enthält.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Figuren, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, ist in 1 bei 10 ein Siliziumstahlblech allgemein gezeigt. Das Siliziumstahlblech 10 kann bei Kraftfahrzeuganwendungen nützlich sein, die hervorragende magnetische Eigenschaften, z. B. eine minimale Hysterese und einen minimalen Magnetkernverlust, und eine erhöhte Permeabilität und magnetische Induktion bei einer gegebenen Dicke 12 des Siliziumstahlblechs 10 benötigen. Daher kann das Siliziumstahlblech 10 nützlich zum Ausbilden von elektromagnetischen Maschinen 14 (2) sein, etwa Generatoren und Motoren, z. B. Antriebsmotoren für Kraftfahrzeuge, die durch Elektrizität betrieben werden, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Obwohl es nicht gezeigt ist, umfassen derartige durch Elektrizität betriebene Kraftfahrzeuge Hybridelektrofahrzeuge, Elektrofahrzeuge mit erhöhter Reichweite, Batterieelektrofahrzeuge und Steckdosenelektrofahrzeuge, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Außerdem können derartige durch Elektrizität betriebene Kraftfahrzeuge Komponenten, wie etwa eine Batterie (nicht gezeigt) zur Energiespeicherung, eine oder mehrere elektromagnetische Maschinen 14 (2), etwa einen Elektromotor zum Fahrzeugantrieb und/oder einen Generator zur Erzeugung von Elektrizität, ein mechanisches Getriebe (nicht gezeigt) und ein Leistungssteuerungssystem (nicht gezeigt) enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Das Siliziumstahlblech 10 kann jedoch auch für Nicht-Kraftfahrzeug-Anwendungen nützlich sein, welche Komponenten für Flugzeuge, Baufahrzeuge und Freizeitfahrzeuge umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind.
Mit Bezug nun auf 2 enthält die elektromagnetische Maschine 14 eine magnetische Komponente 16. Die magnetische Komponente 16 kann beispielsweise ein Rotor 116 oder ein Stator 216 sein und kann mit Bezug auf ein oder mehrere andere Elemente (nicht gezeigt) der elektromagnetische Maschine 14 rotieren oder stationär bleiben. Die magnetische Komponente 16 enthält eine Vielzahl von Siliziumstahlblechen 10, die aneinander gestapelt sind, wobei jedes Blech der Vielzahl von Siliziumstahlblechen 10 aus einer Siliziumstahllegierungsstruktur ausgebildet ist, wie nachstehend in größerem Detail offengelegt wird.
Zur allgemeinen Erläuterung wird der Rotor 116, d. h. ein Typ der magnetischen Komponente 16, mit Bezug auf 2 allgemein beschrieben. Der Rotor 116 kann ein Blechpaket 18 enthalten, das entlang einer zentralen Langsachse 22 des Rotors 116 zwischen zwei Endringen 20 angeordnet ist. Genauer ist das Blechpaket 18 oder der Kern allgemein aus der Vielzahl von Siliziumstahlblechen 10 ausgebildet, die axial entlang der zentralen Längsachse 22 benachbart zueinander gestapelt sind. Die Vielzahl von Siliziumstahlblechen 10 kann auch beispielsweise als Stahllamellen, Siliziumstahlblech, Elektrostahlblech, Lamellenstahlblech und/oder Transformatorstahlblech bezeichnet sein. Daher bezeichnet die Terminologie ”Siliziumstahlblech 10” bei der Verwendung hierin eine Stahlgüte, oft mit Silizium, die maßgeschneidert ist, um gewünschte magnetische Eigenschaften zu erzeugen, z. B. eine geringe Energiedissipation pro Zyklus und/oder eine hohe Permeabilität, und zum Leiten eines Magnetflusses geeignet ist. Obwohl sie in 1 nicht maßstabsgetreu gezeigt sind, können die einzelnen Siliziumstahlbleche 10 beispielsweise in kreisförmige Schichten oder Lamellen mit einer Dicke 12 von weniger als oder gleich etwa 2 mm ausgestanzt sein. Die kreisförmigen Schichten können dann benachbart zueinander gestapelt werden, um das Blechpaket 18 (2) auszubilden. Das heißt, dass das Blechpaket 18, wie in 2 gezeigt ist, aus kaltgewalzten Bändern aus Siliziumstahlblech 10 ausgebildet sein kann, die aneinander gestapelt sind, um einen kreisringförmigen Kern des Rotors 116 auszubilden.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 2 kann der Stator 216 auch eine kreisringförmige Gestalt aufweisen und kann ausgestaltet sein, um den Rotor 116 im Betrieb der elektromagnetischen Maschine 14 zu umgeben. Obwohl es nicht gezeigt ist, ist festzustellen, dass der Stator 216 auch eine Vielzahl von Siliziumstahlblechen 10 enthalten kann.
Zur allgemeinen Erläuterung kann die elektromagnetische Maschine 14 durch eine Relativdrehung zwischen dem Rotor 116 und dem Stator 216 um die zentrale Längsachse 22 herum funktionieren. Obwohl in 2 der Rotor 116 so gezeigt ist, dass er innerhalb des Stators 216 angeordnet ist, kann der Stator 216 außerdem alternativ innerhalb des Rotors 116 angeordnet sein.
Wieder mit Bezug auf 1 ist das Siliziumstahlblech 10 aus der Siliziumstahllegierungsstruktur ausgebildet. Das heißt, dass das Siliziumstahlblech 10 aus einer Stahllegierung ausgebildet ist.
Fe, C
Die Siliziumstahllegierungsstruktur enthält insbesondere Eisen. Das heißt, dass die Siliziumstahllegierungsstruktur eisenhaltig ist und folglich magnetische Eigenschaften aufweisen kann. Zudem enthält die Siliziumstahllegierungsstruktur Kohlenstoff, der in einer Menge von etwa 0,002 Gewichtsanteilen bis etwa 0,06 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Die Siliziumstahllegierungsstruktur enthält Kohlenstoff in der vorstehend erwähnten Menge, sodass das Siliziumstahlblech 10 (1) so maßgeschneidert sein kann, dass es magnetische Eigenschaften aufweist. Kohlenstoff kann außerdem die Festigkeit, z. B. die Zugfestigkeit und Streckfestigkeit, und die Verschleißfestigkeit des Siliziumstahlblechs 10 erhöhen.
Kohlenstoff kann jedoch auch für eine Verunreinigung in der Siliziumstahllegierungsstruktur kennzeichnend sein. Insbesondere kann erhöhter Kohlenstoff die magnetische Hysterese erhöhen, welche wiederum einen Magnetkernverlust der elektromagnetischen Maschine 14 (2), die das Siliziumstahlblech 10 enthält, erhöhen kann. Die Terminologie ”Magnetkernverlust” bezeichnet, so wie sie hier verwendet wird, einen Gesamtenergieverlust durch Wärmeerzeugung, wenn das Eisen der Siliziumstahllegierungsstruktur in einem Magnetfeld wiederholt magnetisiert und entmagnetisiert wird. Der Magnetkernverlust kann auf Wirbelströme und/oder Hysterese zurückzuführen sein. Wirbelströme sind kleine elektrische Streuströme, die innerhalb des Siliziumstahlblechs 10, das im Magnetfeld angeordnet ist, erzeugt werden können. Wenn ein Strom durch das Siliziumstahlblech 10 fließt, wird Wärme erzeugt und kann zu der Ineffizienz der elektromagnetischen Maschine 14, die das Siliziumstahlblech 10 enthält, beitragen. Außerdem ist die Terminologie ”Hysterese”, so wie sie hier verwendet wird, eine andere Form von Wärmeverlust, die auf eine Ausdehnung und Kontraktion von magnetischen Bereichen der Siliziumstahllegierungsstruktur zurückzuführen ist, der ebenfalls zu der Ineffizienz der elektromagnetischen Maschine 14 beitragen kann.
Um daher einen Magnetkernverlust aus Wirbelströmen und/oder Hysterese zu minimieren, darf Kohlenstoff in der Siliziumstahllegierungsstruktur beispielsweise in einer Menge von etwa 0,004 Gewichtsanteilen bis etwa 0,008 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein. Bei einem speziellen Beispiel kann Kohlenstoff in der Siliziumstahllegierungsstruktur mit etwa 0,006 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
Si
Die Siliziumstahllegierungsstruktur enthält außerdem Silizium, das einer Menge von etwa 1,5 Gewichtsanteilen bis etwa 4,0 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Silizium kann beispielsweise in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 2,0 Gewichtsanteilen bis etwa 3,5 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein. Silizium kann eine eisenhaltige Komponente der Siliziumstahllegierungsstruktur stabilisieren, wobei die eisenhaltige Komponente eine kubisch raumzentrierte Kristallstruktur aufweist. Zudem kann Silizium als Graphitierungsmittel [engl.: graphitizer] und Desoxidationsmittel wirken und kann die Korrosionsbeständigkeit, die Festigkeit, z. B. die Zugfestigkeit und Streckfestigkeit, den elektrischen Widerstand und die magnetische Permeabilität des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen. Die Terminologie ”magnetische Permeabilität” bezeichnet, so wie sie hier verwendet wird, einen Betrag an Magnetisierungskraft, der benötigt wird, um eine gegebene Magnetflussdichte zu erreichen. Die magnetische Permeabilität ist daher ein Verhältnis der Magnetflussdichte zu der Magnetfeldstärke. Wenn die magnetische Permeabilität ansteigt, wird weniger elektrische Energie, z. B. Stromfluss, benötigt, um die gegebene Magnetflussdichte zu erreichen. Verringerte elektrische Energie wiederum führt zu verringerten Wärmeverlusten und Betriebskosten und einem erhöhten Wirkungsgrad der elektromagnetischen Maschine 14 (2). Daher kann bei einem speziellen Beispiel Silizium in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 2,5 Gewichtsanteilen bis etwa 3,5 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
Al
Die Siliziumstahllegierungsstruktur enthält außerdem Aluminium, das in einer Menge von etwa 0,1 Gewichtsanteilen bis etwa 1 Gewichtsanteil basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Aluminium kann die eisenhaltige Komponente der Siliziumstahllegierungsstruktur stabilisieren, kann als Graphitierungsmittel und Desoxidationsmittel innerhalb der Siliziumstahllegierungsstruktur wirken und kann die Korrosionsbeständigkeit und den elektrischen Widerstand des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen. Daher können Magnetkernverluste aus Wirbelströmen mit zunehmenden Mengen an Aluminium, das in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, abnehmen. Die Legierungskosten der Siliziumstahllegierungsstruktur können jedoch ansteigen, wenn die Menge an Aluminium, das in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, zunimmt, und der Betriebswirkungsgrad der elektrischen Maschine 14 (2), die das Siliziumstahlblech 10 enthält, kann aufgrund einer Abnahme der Sättigungsmagnetisierung abnehmen. Die Terminologie ”Sättigungsmagnetisierung” bezeichnet, so wie sie hier verwendet wird, einen Zustand des Siliziumstahlblechs 10, der erreicht ist, wenn eine Erhöhung eines angelegten Magnetfelds die Magnetisierung des Siliziumstahlblechs 10 nicht weiter erhöhen kann. Außerdem kann bei Ausführungsformen, die Aluminium enthalten, das mit mehr als etwa 1 Gewichtsanteil in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, wenn Silizium und Aluminium kombiniert mit insgesamt mehr als etwa 4 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sind, die Verarbeitbarkeit des Siliziumstahlblechs 10, z. B. die Walzbarkeit und/oder Stanzfähigkeit des Siliziumstahlblechs 10, nachteilig beeinträchtigt sein. Bei einem Beispiel, das nicht einschränken soll, kann die Siliziumstahllegierungsstruktur Aluminium mit einer Menge von etwa 0,4 Gewichtsanteilen bis etwa 0,55 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur enthalten.
Ti
Die Siliziumstahllegierungsstruktur enthält außerdem Titan, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,03 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Obwohl Titan Karbide bzw. Hartmetalle in der Siliziumstahllegierungsstruktur ausbilden kann und dadurch eine Härte, die Korrosionsbeständigkeit und die Festigkeit, z. B. die Zugfestigkeit und Streckfestigkeit, des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen kann, darf Titan, falls überhaupt, in der Siliziumstahllegierungsstruktur nur in Spurenmengen vorhanden sein. Zum Beispiel darf Titan in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,02 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
V
Auf ähnliche Weise enthält die Siliziumstahllegierungsstruktur außerdem Vanadium, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,005 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Vanadium kann die eisenhaltige Komponente der Siliziumstahllegierungsstruktur stabilisieren und zu der Ausbildung von Karbiden in der Siliziumstahllegierungsstruktur beitragen. Vanadium kann außerdem die Härte, die Festigkeit, z. B. die Zugfestigkeit und Streckfestigkeit, die Kriechfestigkeit und die Schlagfestigkeit des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen. Vanadium darf jedoch, falls überhaupt, in der Siliziumstahllegierungsstruktur nur in Spurenmengen vorhanden sein. Zum Beispiel darf Vanadium in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,002 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
Nb, Zr
In der Siliziumstahllegierungsstruktur ist weder Niob noch Zirkon vorhanden. Das heißt, dass die Siliziumstahllegierungsstruktur frei von sowohl Niob als auch Zirkon ist. Anders ausgedrückt enthält die Siliziumstahllegierungsstruktur kein Niob und kein Zirkon, d. h. Null Gewichtsanteile Niob und Null Gewichtsanteile Zirkon basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur. Das bedeutet, da Niob und Zirkon allgemein mechanische Eigenschaften eines vergleichbaren Siliziumstahlblechs (nicht gezeigt) signifikant erhöhen und Kernverluste einer beliebigen vergleichbaren elektromagnetischen Maschine (nicht gezeigt) welche das vergleichbare Siliziumstahlblech enthält, nachteilig beeinflussen, dass die Siliziumstahllegierungsstruktur der vorliegenden Offenbarung frei von sowohl Niob als auch Zirkon ist.
Co
Die Siliziumstahllegierungsstruktur enthält ferner Kobalt, das in einer Menge von etwa 0,001 Gewichtsanteilen bis etwa 5,0 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Ohne Einschränkung durch die Theorie kann Kobalt eine Austenitkomponente des Siliziumstahlblechs 10 (1) stabilisieren, wobei die Austenitkomponente eine kubisch flächenzentrierte Kristallstruktur aufweist. Obwohl Kobalt eine Härtbarkeit des Siliziumstahlblechs 10 während dessen Ausbildung verringern kann, kann Kobalt ferner als Graphitierungsmittel in der Siliziumstahllegierungsstruktur wirken. Außerdem kann Kobalt die Festigkeit, z. B. die Zugfestigkeit und Streckfestigkeit, den elektrischen Widerstand und die magnetische Permeabilität des Siliziumstahlblechs 10 erhöhen. Zudem kann Kobalt das aus der Siliziumstahllegierungsstruktur ausgebildete Siliziumstahlblech 10 mit einem minimalen Magnetkernverlust und einer erhöhten magnetischen Induktion versehen. Da die Siliziumstahllegierungsstruktur sowohl Silizium als auch Kobalt enthält, weist die elektromagnetische Maschine 14, die das Siliziumstahlblech 10 enthält, daher minimale Kernverluste und eine hervorragende Magnetflussdichte auf, sodass eine vergleichsweise hohe Induktion erreicht werden kann.
Daher ist Kobalt in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von mehr als oder gleich etwa 0,001 Gewichtsanteilen vorhanden. Da Kobalt jedoch Legierungskosten der Siliziumstahllegierungsstruktur erhöhen kann, ist Kobalt in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 5,0 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden. Bei einem Beispiel, das nicht einschränken soll, enthält die Siliziumstahllegierungsstruktur Kobalt, das in einer Menge von etwa 0,01 Gewichtsanteilen bis etwa 3,5 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist.
Mn
Die Siliziumstahllegierungsstruktur kann außerdem Mangan enthalten, das in einer Menge von etwa 0,030 Gewichtsanteilen bis etwa 0,600 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Mangan in der Siliziumstahllegierungsstruktur kann die Austenitkomponente der Siliziumstahllegierungsstruktur stabilisieren, kann als Desoxidationsmittel wirken und kann die Härtbarkeit, die Festigkeit, z. B. die Zugfestigkeit und Streckfestigkeit, die Verschleißfestigkeit und den elektrischen Widerstand des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen. Daher kann ein Magnetkernverlust aus Wirbelströmen mit zunehmenden Mengen an Mangan, das in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, abnehmen. Bei einem Beispiel, das nicht einschränken soll, kann die Siliziumstahllegierungsstruktur Mangan enthalten, das in einer Menge von etwa 0,03 Gewichtsanteilen bis etwa 0,5 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist.
P
Die Siliziumstahllegierungsstruktur kann außerdem Phosphor enthalten, der in einer Menge von etwa 0,002 Gewichtsanteilen bis etwa 0,020 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Phosphor kann die Korrosionsbeständigkeit und die Festigkeit z. B. die Zugfestigkeit und Streckfestigkeit des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen. Bei Phosphormengen jedoch, die größer als etwa 0,020 Gewichtsanteile basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur sind, kann das Siliziumstahlblech 10 während der Ausbildung reißen oder brechen. Daher kann Phosphor als ein Beispiel, das nicht einschränken soll, in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 0,01 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
Ni
Die Siliziumstahllegierungsstruktur kann zudem auch Nickel enthalten, das in einer Menge von etwa 0,002 Gewichtsanteilen bis etwa 0,060 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Nickel kann die Austenitkomponente der Siliziumstahllegierungsstruktur stabilisieren und kann als Desoxidationsmittel innerhalb der Siliziumstahllegierungsstruktur wirken. Ferner kann Nickel die Zugfestigkeit, die Streckfestigkeit, die Zähigkeit, die Schlagfestigkeit und den elektrischen Widerstand des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen. Daher kann ein Magnetkernverlust aus Wirbelströmen mit zunehmenden Mengen von Nickel, das in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, abnehmen. Nickel kann außerdem eine Rekristallisation der Siliziumstahllegierungsstruktur minimieren. Jedoch kann Nickel, das in einer Menge von größer als etwa 0,060 Gewichtsanteilen vorhanden ist, zum Brechen des Siliziumstahlblechs 10 bei der Ausbildung beitragen. Daher kann Nickel als ein Beispiel, das nicht einschränken soll, in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 0,05 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
Cr
Ferner kann die Siliziumstahllegierungsstruktur auch Chrom enthalten, das in einer Menge von etwa 0,006 Gewichtsanteilen bis etwa 0,090 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Chrom kann die eisenhaltige Komponente der Siliziumstahllegierungsstruktur stabilisieren und kann zu der Ausbildung von Karbiden in der Siliziumstahllegierungsstruktur beitragen. Somit kann Chrom die Härte des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen. Zudem kann Chrom die Korrosionsbeständigkeit, die Härtbarkeit, die Festigkeit, z. B. die Zugfestigkeit und Streckfestigkeit und die Verschleißfestigkeit des Siliziumstahlblechs 10 erhöhen. Außerdem kann Chrom den elektrischen Widerstand des Siliziumstahlblechs 10 erhöhen. Daher kann der Magnetkernverlust aus Wirbelströmen mit zunehmenden Mengen von Chrom, das in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, abnehmen. Als ein Beispiel, das nicht einschränken soll, kann Chrom in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 0,03 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
Mo
Die Siliziumstahllegierungsstruktur kann außerdem Molybdän enthalten, das in einer Menge von etwa 0,003 Gewichtsanteilen bis etwa 0,015 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Molybdän kann die eisenhaltige Komponente der Siliziumstahllegierungsstruktur stabilisieren und kann zu der Ausbildung von Karbiden in der Siliziumstahllegierungsstruktur beitragen. Daher kann Molybdän die Härte des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen. Zudem kann Molybdän die Härtbarkeit, die Festigkeit, z. B. die Zugfestigkeit und Streckfestigkeit, und den elektrischen Widerstand des Siliziumstahlblechs 10 erhöhen. Daher kann ein Magnetkernverlust aus Wirbelströmen mit zunehmenden Mengen von Molybdän, das in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, abnehmen. Jedoch kann Molybdän, das in einer Menge von größer als etwa 0,015 Gewichtsanteilen vorhanden ist, zum Brechen des Siliziumstahlblechs 10 bei der Ausbildung beitragen. Als ein Beispiel, das nicht einschränken soll, kann Molybdän in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 0,005 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
Cu
Zudem kann die Siliziumstahllegierungsstruktur Kupfer enthalten, das in einer Menge von etwa 0,003 Gewichtsanteilen bis etwa 0,09 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Kupfer kann die Austenitkomponente der Siliziumstahllegierungsstruktur stabilisieren und kann die Korrosionsbeständigkeit, die Festigkeit, z. B. die Zugfestigkeit und Streckfestigkeit, und den elektrischen Widerstand der Siliziumstahllegierungsstruktur erhöhen.
Daher kann ein Magnetkernverlust aus Wirbelströmen mit zunehmenden Mengen von Kupfer, das in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, abnehmen. Kupfer, das in einer Menge von mehr als etwa 0,09 Gewichtsanteilen vorhanden ist, kann jedoch zu Oberflächenfehlern des Siliziumstahlblechs 10 (1) und/oder zum Brechen des Siliziumstahlblechs 10 bei der Ausbildung beitragen. Daher kann Kupfer bei einem Beispiel, das nicht einschränken soll, in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 0,003 Gewichtsanteilen bis etwa 0,02 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
Sn
Die Siliziumstahllegierungsstruktur kann außerdem Zinn enthalten, das in einer Menge von etwa 0,001 Gewichtsanteilen bis etwa 0,050 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Zinn kann die Korrosionsbeständigkeit des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen. Zinn kann außerdem eine Rekristallisation der Siliziumstahllegierungsstruktur während der Ausbildung des Siliziumstahlblechs 10 minimieren. Bei einem Beispiel, das nicht einschränken soll, kann Zinn in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 0,003 Gewichtsanteilen bis etwa 0,050 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
B
Ferner kann die Siliziumstahllegierungsstruktur Bor enthalten, das in einer Menge von etwa 0,0001 Gewichtsanteilen bis etwa 0,004 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Bor in Kombination mit dem vorstehend offengelegten Nickel kann die magnetischen Eigenschaften des Siliziumstahlblechs 10 erhöhen und kann Oberflächenzustände des Siliziumstahlblechs 10 beim Tempern bei einer Temperatur von größer oder gleich etwa 800°C verbessern. An sich kann das aus der Siliziumstahllegierungsstruktur ausgebildete Siliziumstahlblech 10 bei weniger als 0,0001 Gewichtsanteilen Bor oder bei mehr als 0,004 Gewichtsanteilen Bor möglicherweise keine ausreichenden magnetischen Eigenschaften aufweisen. Bei einem Beispiel, das nicht einschränken soll, kann Bor in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 0,0002 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
W
Die Siliziumstahllegierungsstruktur kann außerdem Wolfram enthalten, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,001 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Wolfram kann die eisenhaltige Komponente der Siliziumstahllegierungsstruktur stabilisieren und kann zu der Ausbildung von Karbiden in der Siliziumstahllegierungsstruktur beitragen. Wolfram an sich kann die Härte, die Zugefestigkeit und die Streckfestigkeit des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen. Bei einem speziellen Beispiel, das nicht einschränken soll, kann Wolfram in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 0,001 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
S
Ferner kann in der Siliziumstahllegierungsstruktur Schwefel in einer Menge von etwa 0,002 Gewichtsanteilen bis etwa 0,009 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein. Schwefel kann als eine Verunreinigung in der Siliziumstahllegierungsstruktur aufgefasst werden und von daher kann die Menge an Schwefel in der Siliziumstahllegierungsstruktur minimiert werden. Außerdem können die Herstellungskosten des Siliziumstahlblechs 10 durch ein Verringern der Menge an Schwefel, die in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, ansteigen. Daher kann Schwefel bei einem Beispiel, das nicht einschränken soll, in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 0,005 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
O
Die Siliziumstahllegierungsstruktur kann außerdem Sauerstoff enthalten, der in einer Menge von etwa 0,001 Gewichtsanteilen bis etwa 0,040 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Sauerstoff kann als eine Verunreinigung der Siliziumstahllegierungsstruktur aufgefasst werden. Als ein Beispiel, das nicht einschränken soll, kann Sauerstoff in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 0,01 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
N
Zudem kann die Siliziumstahllegierungsstruktur auch Stickstoff enthalten, der in einer Menge von etwa 0,002 Gewichtsanteilen bis etwa 0,010 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist. Stickstoff kann als eine Verunreinigung in der Siliziumstahllegierungsstruktur aufgefasst werden und kann zu der Ausbildung von Nitriten in der Siliziumstahllegierungsstruktur beitragen und somit die Härte des Siliziumstahlblechs 10 (1) erhöhen. Ferner kann Stickstoff die Kriechfestigkeit des Siliziumstahlblechs 10 erhöhen. Bei einem Beispiel, das nicht einschränken soll, kann Stickstoff in der Siliziumstahllegierungsstruktur in einer Menge von etwa 0,003 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden sein.
Wieder mit Bezug auf 1 kann das Siliziumstahlblech 10 ferner als ein nicht ausgerichtetes Siliziumstahlblech definiert sein. Die Terminologie ”nicht ausgerichtetes Siliziumstahlblech” bezeichnet, so wie sie hier verwendet wird, ein Siliziumstahlblech 10, das ähnliche magnetische Eigenschaften in Richtung der X-Achse und der Y-Achse, welche in 1 allgemein durch 24 bzw. 26 dargestellt sind, aufweist. Als Referenz ist in 1 auch die Z-Achsenrichtung bei 28 angezeigt. Das heißt, dass das nicht ausgerichtete Siliziumstahlblech 10 isotropisch sein kann. Ein derartiges nicht ausgerichtetes Siliziumstahlblech 10 kann bei Anwendungen nützlich sein, bei denen sich eine Richtung des Magnetflusses im Betrieb der elektromagnetischen Maschine 14 (2) verändert.
Alternativ kann das Siliziumstahlblech 10 (1) ferner als ein kornausgerichtetes Siliziumstahlblech definiert sein. Die Terminologie ”kornausgerichtetes Siliziumstahlblech” bezeichnet, so wie sie hier verwendet wird, ein Siliziumstahlblech 10 mit optimalen magnetischen Eigenschaften in eine Richtung, z. B. in eine Walzrichtung des Siliziumstahlblechs 10. Ein derartiges kornausgerichtetes Siliziumstahlblech 10 kann bei Anwendungen nützlich sein, die einen exzellenten Wirkungsgrad benötigen, z. B. Antriebsmotoren mit einem hohen Wirkungsgrad.
Das Siliziumstahlblech 10 kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren ausgebildet werden. Zum Beispiel kann das Siliziumstahlblech 10 durch Warmwalzen oder Kaltwalzen ausgebildet sein. Zudem kann das Siliziumstahlblech 10 getempert und/oder spannungsentlastet sein und kann vollständig bearbeitet oder teilbearbeitet sein. Wieder mit Bezug auf 1 kann das Siliziumstahlblech 10 nach dem Ausbilden eine Dicke 12 von etwa 0,2 mm bis etwa 0,65 mm aufweisen. Das heißt, dass das Siliziumstahlblech 10 eine Dicke 12 von etwa 0,315 mm bis etwa 0,385 mm, z. B. etwa 0,35 mm aufweisen kann.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist ein Siliziumstahlblechsystem allgemein bei 30 gezeigt. Das Siliziumstahlblechsystem 30 enthält das Siliziumstahlblech 10 und eine Beschichtung 32, die an dem Siliziumstahlblech 10 angeordnet ist. Die Beschichtung 32 kann das Siliziumstahlblech 10 umschließen und kann an mindestens zwei Oberflächen 34, 36 des Siliziumstahlblechs 10 angeordnet sein. Ferner kann die Beschichtung 32 eine Dicke 38 von etwa 0,2 Mikron bis etwa 0,5 Mikron aufweisen, wobei ein Mikron gleich 1 × 10^–6 m ist. Die Beschichtung 32 als solche kann eine dünne Schicht sein und kann eine beliebige geeignete organische oder anorganische Beschichtung sein. Die Beschichtung 32 kann entsprechend der gewünschten Anwendung des Siliziumstahlblechs 10 gewählt sein und kann zum Beispiel als eine A-Beschichtung, N-Beschichtung, D-Beschichtung, J-Beschichtung, Oxidbeschichtung, Decklackbeschichtung und/oder Firnisbeschichtung klassifiziert sein. Die Beschichtung 32 kann allgemein die Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit des Siliziumstahlblechs 10 erhöhen und sie kann einen Magnetkernverlust durch Isolieren gegen Wirbelströme verringern.
Daher weist das Siliziumstahlblech 10 (1) eine ausgezeichnete magnetische Induktion und einen minimalen Magnetkernverlust auf. Insbesondere erhöht die Siliziumstahllegierungsstruktur, die Kobalt enthält, die magnetische Induktion des Eisens, das in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist, und trägt zu der ausgezeichneten magentischen Induktion und dem minimalen Magnetkernverlust des Siliziumstahlblechs 10 bei. Darüber hinaus weist die elektromagnetische Maschine 14 (2), die eine Vielzahl von Siliziumstahlblechen 10 enthält, einen hohen Wirkungsgrad im Betrieb bei einer gewünschten Dicke 12 (1) des Siliziumstahlblechs 10 auf. Das Siliziumstahlblech 10, das System 30 (1) und die elektromagnetische Maschine 14 können daher besonders nützlich für Antriebsmotoren für elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge sein.
Die folgenden Beispiele sind zur Veranschaulichung der Offenbarung gedacht und sollen nicht so aufgefasst werden, dass sie den Schutzumfang der Offenbarung in irgendeiner Weise einschränken.
BEISPIELE

Siliziumstahlbleche von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 sind aus den jeweiligen Siliziumstahllegierungsstrukturen ausgebildet, die in Tabelle 1 aufgeführt sind. Jedes der Siliziumstahlbleche von Beispiel 1 und von Vergleichsbeispiel 2 wurde bei 800°C 10 Stunden lang getempert und anschließend auf eine Dicke von 0,35 mm kaltgewalzt. Tabelle 1 Siliziumstahllegierungsstrukturen

Element	Beispiel 1 (Gewichtsanteil)	Vergleichsbeispiel 2 (Gewichtsanteil)
Kohlenstoff	0,006	0,006
Silizium	3,0	3,0
Aluminium	0,5	0,5
Titan	0,02	0,02
Vanadium	0,002	0,002
Kobalt	3,5	-
Niob	-	0,1
Zirkon	-	0,1
Mangan	0,1	0,1
Phosphor	0,01	0,01
Nickel	0,03	0,03
Chrom	0,008	0,008
Molybdän	0,006	0,006
Kupfer	0,005	0,005
Zinn	0,01	0,01
Bor	0,001	0,001
Wolfram	0,001	0,001
Schwefel	0,004	0,004
Sauerstoff	0,002	0,002
Stickstoff	0,003	0,003
Eisen	Rest	Rest
Gesamt	100	100

Jedes der Siliziumstahlbleche von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 weist zwei Seiten auf, die zueinander entgegengesetzt beabstandet sind, und ist mit einer anorganischen phosphorbasierten D-Beschichtung beschichtet, die bei JFE Steel Corporation in Tokio, Japan kommerziell verfügbar ist, mit einer Beschichtungsdicke von 0,4 Mikron auf jeder Seite, um ein jeweiliges Siliziumstahlblechsystem von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 auszubilden.

Magnetische Eigenschaften von jedem der Siliziumstahlblechsysteme von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 werden in Übereinstimmung mit dem japanischen Industriestandard-Testverfahren JIS C2550:2000 bewertet und werden gemäß den Kriterien, die in Tabelle 2 offengelegt sind, als akzeptabel oder inakzeptabel bezeichnet. Auf ähnliche Weise werden mechanische Eigenschaften jedes der Siliziumstahlblechsysteme von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 in Übereinstimmung mit dem japanischen Industriestandard-Testverfahren Nr. 5 bewertet und werden gemäß den Kriterien, die in Tabelle 3 offengelegt sind, als akzeptabel oder inakzeptabel bezeichnet. Tabelle 2 Akzeptable Werte für magnetische Eigenschaften für Siliziumstahlblechsysteme

Magnetische Eigenschaft	Akzeptable Werte	Beispiel 1	Vergleichsbeispiel 2
Magentische Induktion	von etwa 1,68 T bis etwa 1,75 T bei 5000 A/m	Akzeptabel	Inakzeptabel
Magentische Induktion	von etwa 1,81 T bis etwa 1,90 T bei 10000 A/m	Akzeptabel	Inakzeptabel
Magnetkernverlust	von etwa 2,0 W/kg bis etwa 2,5 W/kg bei 1,5 T und 50 Hz	Akzeptabel	Inakzeptabel
Magnetkernverlust	von etwa 16 W/kg bis etwa 20 W/kg bei 1,0 T und 400 Hz	Akzeptabel	Inakzeptabel

Tabelle 3 Akzeptable Werte für mechanische Eigenschaften für Siliziumstahlblechsysteme

Magnetisch Eigenschaft	Akzeptable Werte	Beispiel 1	Vergleichsbeispiel 2
Zugfestigkeitsgrenze	von etwa 450 MPa bis etwa 550 MPa	Akzeptabel	Inakzeptabel
Streckfestigkeit	von etwa 325 MPa bis etwa 425 MPa	Akzeptabel	Inakzeptabel

Mit Bezug auf Tabelle 1 enthalten die Siliziumstahllegierungsstruktur und das resultierende Siliziumstahlblechsystem von Beispiel 1 Kobalt und sie enthalten weder Niob noch Zirkon. Im Gegensatz dazu enthalten die Siliziumstahllegierungsstruktur und das resultierende Siliziumstahlblechsystem des Vergleichsbeispiels 2 kein Kobalt, aber sie enthalten Niob und Zirkon.
Wie durch die Ergebnisse gezeigt ist, die in Tabelle 2 aufgeführt sind, weist das Siliziumstahlblechsystem von Beispiel 1 eine magnetische Induktion von etwa 1,68 T bis etwa 1,75 T bei 5000 A/m und von etwa 1,81 T bis etwa 1,90 T bei 10000 A/m auf, wie in Übereinstimmung mit dem japanischen Industriestandard-Testverfahren JIS C2550:2000 gemessen wurde. Zudem weist das Siliziumstahlblechsystem von Beispiel 1 einen Magnetkernverlust von etwa 2,0 W/kg bis etwa 2,5 W/kg bei 1,5 T und 50 Hz und von etwa 16 W/kg bis etwa 20 W/kg bei 1,0 T und 400 Hz auf, wie in Übereinstimmung mit dem japanischen Industriestandard-Testverfahren JIS C2550:2000 gemessen wurde. Im Gegensatz dazu weist das Siliziumstahlblechsystem des Vergleichsbeispiels 2, das kein Kobalt enthält, eine inakzeptable magnetische Induktion auf, d. h. eine magnetische Induktion, die außerhalb des akzeptablen Wertebereichs liegt, der in Tabelle 2 angegeben ist.
Ferner weist das Siliziumstahlblechsystem von Beispiel 1 eine Zugfestigkeitsgrenze von etwa 450 MPa bis etwa 550 MPa auf, wie in Übereinstimmung mit dem japanischen Industriestandard-Testverfahren Nr. 5 gemessen wurde. Im Gegensatz dazu weist das Siliziumstahlblechsystem des Vergleichsbeispiels 2, das kein Kobalt enthält, eine inakzeptable Zugfestigkeitsgrenze, d. h. eine Zugfestigkeitsgrenze außerhalb des akzeptablen Wertebereichs auf, der in Tabelle 3 angegeben ist. Darüber hinaus weist das Siliziumstahlblechsystem von Beispiel 1 eine Steckfestigkeit von etwa 325 MPa bis etwa 425 MPa auf, wie in Übereinstimmung mit dem japanischen Industriestandard-Testverfahren Nr. 5 gemessen wurde. Im Gegensatz dazu weist das Siliziumstahlblechsystem des Vergleichsbeispiels 2 eine inakzeptable Streckfestigkeit auf, d. h. eine Streckfestigkeit außerhalb des akzeptablen Wertebereichs, der in Tabelle 3 angegeben ist.
Ohne Einschränkung durch die Theorie stabilisiert das Kobalt der Siliziumstahllegierungsstruktur von Beispiel 1 eine Austenitkomponente des Siliziumstahlblechs von Beispiel 1. Ferner wirkt Kobalt als Graphitierungsmittel innerhalb der Siliziumstahllegierungsstruktur und erhöht daher die Festigkeit, z. B. die Zugfestigkeit und Streckfestigkeit, und die magnetische Permeabilität des Siliziumstahlblechs 10 von Beispiel 1. Zudem stattet Kobalt das Siliziumstahlblech, das aus der Siliziumstahllegierungsstruktur von Beispiel 1 ausgebildet ist, mit einem minimalen Magnetkernerverlust und einer erhöhten magnetischen Induktion aus. Da die Siliziumstahllegierungsstruktur von Beispiel 1 sowohl Silizium als auch Kobalt enthält, wie in Tabelle 1 offengelegt ist, weist eine elektromagnetische Maschine, wie etwa ein Hybridantriebsmotor, der das Siliziumstahlblech von Beispiel 1 enthält, daher minimale Kernverluste und eine hervorragende magnetische Flussdichte auf, sodass eine gewünschte hohe Induktion erreicht werden kann.
Zudem ist in der Siliziumstahllegierungsstruktur von Beispiel 1 weder Niob noch Zirkon vorhanden. Das heißt, dass die Siliziumstahllegierungsstruktur von Beispiel 1 frei von sowohl Niob als auch Zirkon ist. Im Gegensatz dazu enthält die Siliziumstahllegierungsstruktur des Vergleichsbeispiels 2 sowohl Niob als auch Zirkon, wie in Tabelle 1 offengelegt ist. Ohne Beschränkung durch die Theorie erhöht die Anwesenheit von Niob und Zirkon, wie durch Vergleichen der Ergebnisse, die in Tabelle 2 und 3 aufgeführt wird sind, gezeigt ist, allgemein in signifikanter Weise die mechanischen Eigenschaften des Siliziumstahlblechs des Vergleichsbeispiels 2 und sie beeinflusst Kernverluste des Siliziumstahlblechs des Vergleichsbeispiels 2 nachteilig. Im Gegensatz dazu ist die Siliziumstahllegierungsstruktur von Beispiel 1 frei sowohl von Niob als auch Zirkon und weist akzeptable magnetische und mechanische Eigenschaften auf.
Obwohl die besten Arten, um die Offenbarung auszuführen, im Detail beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Offenbarung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Umsetzen der Offenbarung in die Praxis im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche erkennen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS C2550:2000 [0047]
JIS C2550:2000 [0049]

Claims

Siliziumstahlblech, das aus einer Siliziumstahllegierungsstruktur ausgebildet ist, umfassend: Eisen; Kohlenstoff, der in einer Menge von etwa 0,002 Gewichtsanteilen bis etwa 0,06 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Silizium, das in einer Menge von etwa 1,5 Gewichtsanteilen bis etwa 4,0 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Aluminium, das in einer Menge von etwa 0,1 Gewichtsanteilen bis etwa 1,0 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Titan, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,03 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Vanadium, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,005 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; und Kobalt, das in einer Menge von etwa 0,001 Gewichtsanteilen bis etwa 5,0 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; wobei weder Niob noch Zirkon in der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist.
Siliziumstahlblech nach Anspruch 1, wobei die Siliziumstahllegierungsstruktur Kobalt enthält, das in einer Menge von etwa 0,01 Gewichtsanteilen bis etwa 3,5 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der elektrischen Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist.
Siliziumstahlblech nach Anspruch 1, wobei die Siliziumstahllegierungsstruktur Titan enthält, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,02 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist.
Siliziumstahlblech nach Anspruch 2, wobei die Siliziumstahllegierungsstruktur Vanadium enthält, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,002 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist.
Siliziumstahlblech nach Anspruch 1, wobei die Siliziumstahllegierungsstruktur ferner Mangan enthält, das in einer Menge von etwa 0,030 Gewichtsanteilen bis etwa 0,600 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist.
Siliziumstahlblech nach Anspruch 1, wobei die Siliziumstahllegierungsstruktur ferner Phosphor enthält, der in einer Menge von etwa 0,002 Gewichtsanteilen bis etwa 0,020 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist.
Siliziumstahlblech nach Anspruch 1, wobei das Siliziumstahlblech ferner als ein nicht ausgerichtetes Siliziumstahlblech definiert ist.
Siliziumstahlblech nach Anspruch 1, wobei das Siliziumstahlblech ferner als ein kornausgerichtetes Siliziumstahlblech definiert ist.
Siliziumstahlblech nach Anspruch 1, das eine Dicke von etwa 0,2 mm bis etwa 0,65 mm aufweist.
Siliziumstahlblech nach Anspruch 1, wobei die Siliziumstahllegierungsstruktur ferner enthält: Titan, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,02 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Vanadium, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,002 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Aluminium, das in einer Menge von etwa 0,4 Gewichtsanteilen bis etwa 0,55 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Mangan, das in einer Menge von etwa 0,030 Gewichtsanteilen bis etwa 0,600 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Phosphor, der in einer Menge von etwa 0,002 Gewichtsanteilen bis etwa 0,020 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Nickel, das in einer Menge von etwa 0,002 Gewichtsanteilen bis etwa 0,060 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Chrom, das in einer Menge von etwa 0,006 Gewichtsanteilen bis etwa 0,090 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Molybdän, das in einer Menge von etwa 0,003 Gewichtsanteilen bis etwa 0,015 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Kupfer, das in einer Menge von etwa 0,003 Gewichtsanteilen bis etwa 0,09 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Zinn, das in einer Menge von etwa 0,001 Gewichtsanteilen bis etwa 0,050 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; Bor, das in einer Menge von etwa 0,0001 Gewichtsanteilen bis etwa 0,004 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist; und Wolfram, das in einer Menge von weniger als oder gleich etwa 0,001 Gewichtsanteilen basierend auf 100 Gewichtsanteilen der Siliziumstahllegierungsstruktur vorhanden ist.