DE102016203739A1

DE102016203739A1 - Paketsystem einer elektrischen Maschine, elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung des Paketsystems

Info

Publication number: DE102016203739A1
Application number: DE102016203739.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Pszola; Moritz Pszola
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2017-09-14
Also published as: WO2017153257A1; EP3295540A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Paketsystem (1) für eine elektrische Maschine (3), insbesondere einen Motor oder Transformator, wobei das Paketsystem (1) wenigstens ein magnetisches Fasermaterial (4) aufweist, dessen Fasern mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Paketsystem einer elektrischen Maschine, z. B. eines Motors, insbesondere Elektromotors, oder eines Transformators, sowie eine elektrische Maschine mit einem derartigen Paketsystem und ein Verfahren zur Herstellung des Paketsystems.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bei der Herstellung von Motoren und Transformatoren ist die derzeit am meisten verbreitete Technik das Paketieren von gestanzten Blechen, die mit einer Isolierschicht versehen sind. Damit sind jedoch nur mit großem Aufwand komplexere dreidimensionale Paketgestaltungen möglich, wie sie insbesondere bei Axial- und Transversalmotoren zur Anwendung kommen. Des Weiteren führt die Verbindungstechnik der Bleche miteinander meist zu gewissen Leistungseinbußen.
Aus der DE 10 2005 041 676 A1 ist des Weiteren ein Rotor für eine modulare Permanentmagnet-Maschine bekannt, der aus einem laminierten Blechpaket aus verschiedenen Blechen besteht. In den Blechen sind Ausnehmungen ausgebildet, die beim Aufstapeln der Bleche so übereinander positionierbar sind, dass Aufnahmeräume für Permanentmagnete entstehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Paketsystem für eine elektrische Maschine bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Paketsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 13 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

– Ein Paketsystem für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Motor oder Transformator, wobei das Paketsystem wenigstens ein magnetisches Fasermaterial aufweist, das mit einer elektrischen Isolierung versehen ist.
– Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Paketsystems für eine elektrische Maschine, mit den Schritten: Bereitstellen eines magnetischen Fasermaterials, Versehen des magnetischen Fasermaterials mit einer elektrischen Isolierung, und Vorsehen des magnetischen Fasermaterials in einer Aufnahmeform.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis/Idee besteht darin, ein magnetisches Fasermaterial einzusetzen, das preiswert in der Herstellung ist, wie beispielsweise Eisenwolle, welche bisher als Scheuermittel eingesetzt wird, und die Fasern mit einer zusätzlichen elektrischen Isolierung zu versehen. Dies ist ebenfalls einfach und kostengünstig realisierbar, beispielsweise mittels Phosphatieren, Einbetten in Kunststoff oder Einlegen einer elektrisch isolierenden Schicht zwischen zwei Schichten aus Fasermaterial usw.. Das magnetische Fasermaterial kann wenn es in Kunststoff als elektrischer Isolierung eingebettet oder getränkt wird nach dem Aushärten des Kunststoffs aus der Aufnahmeform entnommen oder wahlweise zusätzlich sehr einfach bei Bedarf in jede gewünschte Form z. B. gepresst oder komprimiert werden. Dabei können problemlos auch Paketsysteme mit komplexeren dreidimensionalen Formen, z. B. mit Vorsprüngen, Vertiefungen, Aussparungen, Öffnungen usw., realisiert werden im Gegensatz zu den bisher verwendeten Blechpaketen. Die Aufnahmeform weist dabei vorzugsweise die endgültige Kontur des gewünschten Paketsystems auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist als elektrische Isolierung des magnetischen Fasermaterials eine elektrisch isolierende Schicht, z. B. Papierschicht usw., zwischen wenigstens zwei aus dem magnetischen Fasermaterial gebildeten Schichten vorgesehen und/oder die Fasern des Fasermaterials sind mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen, beispielsweise eine Nanokeramik- oder Phosphatierungsbeschichtung usw..
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die elektrisch isolierende Beschichtung der Fasern des Fasermaterials eine chemische Beschichtung, z. B. eine durch Phosphatieren der Fasern oder anders ausgebildete Schicht, wie z. B. eine Schicht aus einer Nanokeramik. Eine solche Schicht lässt sich in eine kontinuierlichen Prozess realisieren durch Leiten des magnetischen Fasermaterials durch ein jeweils geeignetes Phosphatierungsbad oder einen anderen Beschichtungsprozess wie nanokeramische Beschichtung. Eine solche Beschichtung dient der Vermeidung von Wirbelströmen.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht die elektrisch isolierende Beschichtung aus Kunststoff mit welchem das Fasermaterial durchtränkt ist und/oder in welche das Fasermaterial eingebettet ist. Zum Durchtränken des Fasermaterials wird beispielsweise weicher oder flüssiger Kunststoff über das Fasermaterial in der Aufnahmeform gegossen oder in einem Spritzgießverfahren in das vorab in die Form eingebrachte Fasermaterial eingespritzt.
Des Weiteren kann das Fasermaterial in ein Kunststoffpellet bereits eingebettet und mit diesem zusammen in einem Extruder gefördert wobei der Kunststoff verflüssigt wird, bevor das Ganze als fertiges Spritzgussmaterial in die Aufnahmeform beispielsweise für einen Stator oder Rotor gespritzt wird.
Ebenso können dem Extruder unabhängig voneinander reine Kunststoffpellets zugeführt werden, die kein zusätzlich eingebettetes Fasermaterial aufweisen. Das Fasermaterial wird stattdessen dem Extruder separat zugeführt und darin mit erweichten oder verflüssigten Kunststoffpellets vermischt, bevor die Mischung in die zugeordnete Aufnahmeforme eingespritzt wird.
Bei allen Gieß- oder Spritzgießverfahren können Magnetfelder angelegt werden, um so die Ausrichtung der Fasern zu steuern und entsprechend dem gewünschten Magnetfeldlinienverlauf innerhalb der Form zu orientieren wobei gegebenenfalls die Form in Vibration versetzt wird, um die Ausrichtung zu begünstigen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die elektrisch isolierende Schicht, welche zwischen die wenigstens zwei aus dem Fasermaterial gebildeten Faserschichten vorgesehen wird, eine Papierschicht, eine Kunststoffschicht, eine Lackschicht, ein Kartonlage und/oder eine Keramikschicht, insbesondere eine Ferritkeramikschicht. Der Lack kann dabei beispielsweise auf die zugeordnete Faserschicht mittels eines Rakels aufgetragen oder durch eine Düse aufgesprüht werden usw.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist wenigstens eine paramagnetische Schicht und/oder wenigstens eine diamagnetische Schicht zwischen wenigstens zwei Schichten aus Fasermaterial vorgesehen. Die Fasern der Schichten aus Fasermaterial können dabei sowohl mit der elektrisch isolierenden Beschichtung, z. B. eine Phosphatierungs- oder Nanokeramikbeschichtung, oder alternativ auch ohne diese elektrisch isolierende Beschichtung versehen sein. In beiden Fällen kann zwischen den zwei Schichten aus Fasermaterial die elektrisch isolierende Schicht vorgesehen werden, beispielsweise eine Papierschicht, Lackschicht usw..
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das magnetische Fasermaterial ein weichmagnetisches Fasermaterial und/oder ein Fasermaterial aus einem Elektroblech. Das Fasermaterial kann jede beliebige Faserlänge oder -längen aufweisen, darunter Langfasern und/oder Kurzfasern usw.. Ein solches weichmagnetisches Fasermaterial eignet sich beispielsweise besonders für die Herstellung von Rotoren, Statoren und Transformatorkernen.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das magnetische Fasermaterial beispielsweise ein Fasergeflecht, z. B. Wirrgeflecht, und/oder ein Faserpulver aus zerkleinerten oder zerhackten Fasern. Ein Faserpulver kann besonders leicht und zu einem dichten Paketsystem gepresst oder komprimiert werden. Des Weiteren ist die Ausrichtung an Magnetfeldlinien in der Pressform leicht realisierbar indem ein Magnetfeld angelegt wird und gegebenenfalls die Form in Vibration versetzt wird, bevor der Pressvorgang beginnt.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Paketsystem wenigstens ein Funktionselement und/oder wenigstens ein Blechpaket aus wenigstens zwei Blechen mit einer dazwischen angeordneten elektrisch isolierenden Schicht auf. Durch das Funktionselement oder Blechpaket können so weitere Funktionalitäten in das Paketsystem integriert werden. Beispielsweise kann das Funktionselement ein Befestigungspunkt, eine Leiterbahn, eine Temperier-Leitungen, vorzugsweise Kühlungsleitung, ein Lager, ein Sensor-Element, ein Aktor-Element, ein elektronisches Bauelement, ein Funktionselement aus einem magnetfeldabhängig orientierten Material, insbesondere einer magnetischen Formgedächtnislegierung, oder ein Magnet, insbesondere Permanentmagnet sein. Ein solches Funktionselement kann problemlos in das Fasermaterial eingebettet werden und anschließend das Pressen des Fasermaterials durchgeführt werden. Das Funktionselement und/oder das Blechpaket kann vor dem Pressen oder Komprimieren in das magnetische Fasermaterial eingebettet oder im Anschluss an das Pressen oder Komprimieren in einer zugeordneten Öffnung oder Vertiefung in dem Paketsystem befestigt werden. Das Befestigen des wenigstens einen Funktionselements und/oder Blechpakets in der zugeordneten Öffnung oder Vertiefung in dem Paketsystem kann beispielsweise durch Einpressen und/oder Einkleben erfolgen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das magnetische Fasermaterial gleichmäßig komprimiert oder wenigstens zwei Abschnitte des Fasermaterials unterschiedlich stark komprimiert sein. Das Fasermaterial kann in allen Bereichen oder sektional dieselbe Komprimierung aufweisen oder wenigsten zwei Bereiche, welche unterschiedlich stark komprimiert sind. Durch eine sektionale oder bereichsweise unterschiedlich starke Pressung des Fasermaterials und eine damit verbundene Erzeugung von unterschiedlichen Dichten des Fasermaterials kann erreicht werden, dass dort wo z. B. hohe magnetische Flüsse benötigt werden auch viel magnetisch leitendes Material vorhanden ist. In den Bereichen wo nur wenig magnetischer Fluss vorliegt kann mit geringeren Dichten beispielsweise eine Gewichts- und/oder Kühloptimierung erreicht werden. Auch kann durch die Pressrichtung ein anisotropes magnetisches Verhalten des Materials erreicht werden, was bei bestimmten technischen Anwendungen von Vorteil ist.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt die Komprimierung des Fasermaterials in einer Richtung, die ein anisotropes magnetisches Verhalten des Fasermaterials bewirkt.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Fasern des magnetischen Fasermaterials derart ausgerichtet angeordnet, dass die Fasern möglichst dem theoretischen Verlauf der Magnetfeldlinien folgen. Auf diese Weise kann ein optimaler magnetischer Flussverlauf bei einer optimalen Materialausnutzung erzielt werden. Es ist jedoch auch jede andere Ausrichtung der Fasern möglich je nach Funktion und Einsatzzweck.
In noch einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das magnetische Fasermaterial ein zusätzliches weichmagnetisches Pulvermaterial, z. B. SMC(Soft Magnetic Composites)-Pulver, auf. Dadurch können die elektromagnetischen Eigenschaften des Paketsystems zusätzlich optimiert werden, wobei nur eine geringe Menge an einem derartigen Pulvermaterial erforderlich ist. Anstelle des SMC-Pulvers kann auch Faserpulver eingesetzt werden. Abhängig von den Anforderungen der Applikation ist es möglich, dass Eisenpulver oder Faserpulver mit oder ohne Isolierbeschichtung eingesetzt wird. Auch kann ein Pulver aus weichmagnetischen Ferriten, wie beispielweise MnZn oder NiZn, zwischen die Fasern eingebracht werden.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Fasermaterial komprimiert oder gepresst, beispielweise derart, dass es eine definierte Dichte, z. B. möglichst hohe Dichte, aufweist. Durch die Pressung oder Komprimierung des Fasermaterials kann so die Dichte des Paketsystems eingestellt und damit die Dichte bezüglich der Flusskonzentration optimiert werden. Beispielsweise derart, dass sich bei minimalem Materialeinsatz keine magnetische Flusssättigung einstellt.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine elektrisch isolierende Schicht zwischen wenigstens zwei aus dem magnetischen Fasermaterial gebildeten Schichten als elektrische Isolierung vorgesehen und/oder die Fasern des Fasermaterials werden mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung als elektrische Isolierung versehen. Als elektrisch isolierende Beschichtung können die Fasern beispielsweise chemisch beschichtet werden, z. B. durch Phosphatieren der Fasern, Beschichten der Fasern mit einer Nanokeramik usw.. Zusätzlich oder alternativ kann eine elektrisch Isolierung des Fasermaterials auch durch Tränken des Fasermaterials und seiner Fasern mit Kunststoff und/oder durch Einbetten des Fasermaterials und seiner Fasern in Kunststoff erzeugt werden.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die elektrisch isolierende Schicht eine Papierschicht, eine Kunststoffschicht, eine Lackschicht, ein Kartonlage und/oder eine Keramikschicht, insbesondere eine Ferritkeramikschicht, sein. Die Kunststoffschicht kann beispielsweise als Kunststofffolie vorgesehen sein und die Lackschichtung durch Aufsprühen oder mittels eines Rakels usw. auf die Schicht aus dem Fasermaterial aufgebracht werden. Das Beschichten der Fasern des Paketmaterials mit einer ferritkeramischen Isolierschicht hat den Vorteil, dass eine möglichst hohe magnetische Leitfähigkeit unter Vermeidung von Wirbelströmen erreicht werden kann, da Ferritkeramik magnetisch leitend aber elektrisch isolierend ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Tränken des magnetischen Fasermaterials mit Kunststoff beispielweise durch Zuführen des Kunststoffs in weicher oder flüssiger Form, insbesondere mittels eines Extruders. Der weiche oder flüssige Kunststoff wird beispielsweise zugeführt, wenn das magnetische Fasermaterial in der Aufnahmeform vorgesehen ist.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Einbetten des magnetischen Fasermaterials in Kunststoff durch Zuführen von Kunststoffpellets mit darin enthaltenen magnetischen Fasern einem Extruder. In dem Extruder werden die Kunststoffpellets mit dem darin zusätzlich enthaltenen magnetischen Fasermaterial weich oder flüssig gemacht, so dass das weiche oder flüssige Material in die Aufnahmeform eingebracht oder eingespritzt werden kann.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt das Einbetten des magnetischen Fasermaterials in Kunststoff durch Zuführen von einerseits reinen Kunststoffpellets einem Extruder und Zuführen von andererseits Fasermaterial dem Extruder. Das in den weichen oder flüssigen Kunststoff des Extruders eingemischte magnetische Fasermaterial kann zusammen mit dem weichen oder flüssigen Kunststoff in die Aufnahmeform eingebracht oder eingespritzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Fasern des Fasermaterials mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung, insbesondere einer chemischen Beschichtung und/oder einer nanokeramischen Beschichtung, versehen werden. Des Weiteren können wenigstens eine paramagnetische Schicht und/oder wenigstens eine diamagnetische Schicht zwischen zwei aus dem Fasermaterial gebildeten Schichten angeordnet werden.
Die Fasern des Fasermaterials können dabei eine elektrisch isolierende Beschichtung, z. B. Phosphatierung, oder keine zusätzliche elektrisch isolierende Beschichtung aufweisen. Falls die Fasern keine eigene elektrisch isolierende Beschichtung aufweisen ist neben der wenigstens einen paramagnetischen Schicht und/oder wenigstens einen diamagnetische Schicht eine zusätzlich elektrisch isolierende Schicht, z. B. eine Papierlage, Lack, eine Kunststoffschicht usw. vorgesehen. Das Vorsehen einer paramagnetischen und/oder diamagnetischen Schicht oder das Beschichten der Fasern des Fasermaterials mit einer paramagnetischen und/oder diamagnetischen Schicht hat den Vorteil, dass eine möglichst hohe magnetische Barriere zwischen den einzelnen Fasern oder den aus dem Fasermaterial gebildeten Schichten erreicht werden kann, was beispielsweise vorteilhaft bei Synchronreluktanzmotoren zum Einsatz kommen kann.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Paketsystem beispielsweise ein Rotor und/oder ein Stator eines Elektromotors oder ein Transformatorkern eines Transformators.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 eine schematische Ansicht einer Aufnahmeform in welcher Fasermaterial und Magnete zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Paketsystems für eine elektrische Maschine aufgenommen sind, wobei das Fasermaterial und die Magnete vor dem Komprimierungs- oder Pressprozeß mittels eines Stempels gezeigt sind, dabei kann zusätzlich oder alternativ zu den Magneten auch eine Welle oder ein anderes Bauteil eingebettet sein;
2 einen schematische Ansicht des Fasermaterials und der Magnete gemäß 1 nach dem Komprimierungs- oder Pressprozeß;
3 eine schematische Ansicht des fertig montierten Paketsystems gemäß der 1 und 2;
4 ein Bild eines Presslings;
5 Teilschnitt eines Motorpakets, welche die Faserausrichtung entlang der Feldlinien zeigt, wobei in hierbei z. B. Langfasern, Kurzfasern und Faserpulver kombiniert bzw. gemischt sind; und
6 ein Ausschnitt A-A des in 5 gezeigten Motorpakets in einer vergrößerten Ansicht, und
7 ein Ausschnitt eines Beispiels für einen schichtweisen Aufbau eines erfindungsgemäßen Paktsystems; und
8 ein weiterer Ausschnitt eines Beispiels für einen schichtweisen Aufbau eines erfindungsgemäßen Paktsystems.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Die 1, 2 und 3 zeigen Schritte der Herstellung eines Paketsystems 1, hier beispielsweise eines Rotors 2, für eine elektrische Maschine 3 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Paketsystem 1 kann als ein Motor-Paketsystem beispielsweise als Rotor oder als Stator oder als Transformator-Paketsystem beispielweise als Transformatorkern usw. einer elektrischen Maschine, wie einem Elektromotor oder einem Transformator usw., ausgebildet sein, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Wie zuvor beschrieben wird zur Herstellung von Motoren und Transformatoren das Paketieren von gestanzten Blechen herangezogen, die mit einer Isolierschicht versehen sind. Damit sind jedoch keine komplexeren dreidimensionalen Paketgestaltungen möglich und die Verbindungstechniken der Bleche miteinander führt in der Regel zu Leistungseinbußen.
Des Weiteren gibt es auch ein pulvermetallurgisches Material, das sog. Soft Magnetic Composites(SMC)-Material der Fa. Höganäs Somaloy^®, wobei die einzelnen Pulverpartikel ebenfalls mit einer Isolierschicht versehen sind und in einem Pressverfahren zu einem Paket verformt werden. Dieses Material eignet sich für hohe Frequenzen von größer 1000 Hz und dreidimensionale Paketgestaltungen. Es weist aber den Nachteil auf, dass es sehr teuer ist und Pakete aus diesem Material bei niedrigen Frequenzen elektromagnetisch gegenüber den Blechpaketen nachteilig sind.
Das erfindungsgemäße Paketsystem 1 stellt dagegen eine preiswerte Lösung bereit. Dabei ermöglicht das erfindungsgemäße Paketsystem auch komplexere dreidimensionale Paketgestaltungen. Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Paketsystem 1 die Lücke zwischen der Lösung aus gestanzten Blechen und Paketen aus dem genannten pulvermetallurgischen Material im mittleren und unteren Frequenzbereich schließen.
Das erfindungsgemäße Paketsystem 1 weist ein Fasermaterial aus magnetischen Fasern, vorzugsweise weichmagnetischen Fasern, auf. Weichmagnetische Werkstoffe kennzeichnen sich hierbei durch eine leichte Magnetisierbarkeit, die sich in einer kleinen Koerzitivfeldstärke ausdrückt. Für z. B. weichmagnetische Ferrite wird eine möglichst leichte (Um-)Magnetisierbarkeit angestrebt, was einer schmalen Hysteresekurve entspricht.
Die weichmagnetischen Fasern können beispielsweise aus weichmagnetischen Werkstoffen hergestellt werden, wie z. B. geeigneten Legierung auf der Basis von Eisen, Nickel und/oder Cobalt, oder einem Weichferrit, wie beispielsweise einem Nickel-Zink-Ferrit NiZn, z. B. in der Zusammensetzung Ni_aZn_(1-a)Fe₂O₄, oder einem Mangan-Zink-Ferrit MnZn, z. B. in der Zusammensetzung Mn_aZn_(1-a)Fe₂O₄ _, usw.. Die Erfindung ist jedoch auf die genannten Beispiele für weichmagnetische Fasern nicht beschränkt. Es kann jedes weichmagnetische Material, insbesondere weichmagnetische Metall oder weichmagnetische Metalllegierung, verwendet werden, welches mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung, z. B. mittels einer Phosphatierung usw., versehen werden kann. Es können insbesondere auch alle Basismaterialien für die Fasermaterialien verwendet werden, die in den bekannten Elektroblechqualitäten wie z. B. M 800 oder M 530, M 330 etc. Verwendung finden.
Die magnetischen Fasern können dabei als ein Geflecht, beispielsweise Wirrgeflecht, oder als lose Fasern in Form eines Faserpulvers vorliegen und sind mit einer zusätzlichen elektrisch isolierenden Beschichtung versehen. Bei dem Faserpulver handelt es sich beispielsweise um kleingehackte mit einer zusätzlichen elektrischen Isolierung versehene Fasern oder kleingehacktes Fasermaterial, z. B. ein kleingehacktes Fasergeflecht, wie ein kleingehacktes Faserwirrgeflecht oder eine kleingehackte Fasermatte usw., bei welchem die Fasern des Fasergeflechts ebenfalls mit einer zusätzlichen elektrischen Isolierung vor dem Zerhacken oder Zerkleinern versehen wurden.
Derartige Fasermaterialien sind preiswert herstellbar, wie beispielsweise die sog. Stahl- oder Eisenwolle, welche auch als Wirrgeflecht bezeichnet wird, und als Schleif- oder Scheuermaterial in Baumärkten oder Drogerien erhältlich ist. Eine derartige Metallwolle ist preiswert in der Herstellung z. B. in einem Schälverfahren.
Ein Wirrgeflecht aus magnetischen Fasern, insbesondere weichmagnetischen Fasern, kann mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung oder einem Isoliermaterial versehen werden. Beispielsweise können die einzelnen Fasern durch eine Phosphatierung isolierend beschichtet werden. Die Phosphatierung ist ein Verfahren in der Oberflächentechnik, bei dem durch chemische Reaktionen von metallischen Oberflächen mit wässrigen Phosphat-Lösungen eine sogenannte Konversionsschicht aus fest haftenden Metallphosphaten gebildet wird. Dabei erfolgt bei der Phosphatierung zunächst ein Heizangriff auf den Grundwerkstoff, bei dem Metallkationen unter Wasserstoffentwicklung in Lösung gehen. Daraufhin erfolgt die Schichtbildung durch Ausfällung schwerlöslicher Phosphate. Je nach Art der Lösung kann es sich dabei beispielsweise um Eisen-, Zink-, oder Manganphosphatschichten usw. handeln. Im Fall einer nicht-schichtbildenden Phosphatierung stammen die an der Schichtbildung beteiligten Metallkationen aus dem Grundwerkstoff, während die Metallkationen aus der Phosphatlösung nicht am Schichtaufbau beteiligt sind. Im Gegensatz dazu erfolgt bei der schichtbildenden Phosphatierung der Schichtaufbau durch Metallkationen aus der Phosphatlösung. Dabei können zusätzlich Metallkationen aus dem Grundwerkstoff beteiligt sein. Die durch Phosphatierung erzeugte Schichtdicke kann von einigen hundert Nanometern beispielsweise bei der Eisenphosphatierung bis zu zwei Mikrometern und mehr beispielsweise bei einer Zink- und Manganphospatierung reichen.
Zum Phosphatieren werden die magnetischen und insbesondere weichmagnetischen Fasern beispielsweise als Faserwirrgeflecht oder Fasermatte usw. durch ein oder mehrere aufeinander folgende geeignete chemische Bäder oder Phosphatierungsbäder geleitet zum Erzeugen der elektrisch isolierenden Phosphatschicht auf den Fasern. Neben einer chemischen Beschichtung, beispielsweise mittels Phosphatieren können die Fasern auch mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung aus einer Nanokeramik versehen werden oder mit einer anderen geeigneten elektrisch isolierenden Beschichtung versehen werden. Derartige isolierende nanokeramische Beschichtungen können auch aus Ferritkeramik bestehen, die magnetisch positive Leiteigenschaften haben aber elektrisch isolieren.
Die Erfindung ist jedoch weder auf chemische Beschichtungen, z. B. durch Phosphatieren, noch auf Beschichtungen aus Nanokeramik, z. B. einer Ferritkeramik usw., als elektrisch isolierende Beschichtung beschränkt. Des Weiteren ist es auch denkbar, neben einem Fasermaterial mit einer Form von elektrisch isolierenden Beschichtung z. B. eine Phosphatierung des Fasermaterials, einen Teil des Fasermaterials mit einer anderen elektrisch isolierenden Beschichtung zu versehen z. B. einer Nanokeramik, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Dabei können Fasermatten, die beispielweise durch sehr lange miteinander verwirrte Fasern zusammengehalten werden, in einem z. B. kontinuierlichen Prozess durch die entsprechenden chemischen Bäder oder Phosphatierungsbäder befördert werden. Ein solches Verfahren kann kostengünstig realisiert werden.
Die Fasern als Grundmaterial können in Dicken bis herunter zu beispielsweise wenigen um in Großserien produziert werden. Die Fasern werden heute dabei durch einen Schälvorgang aus einem Draht gewonnen und werden als Sorten Nr. 0000, 000, 00, 0, 1, 2, 3, 4, 5 klassifiziert, wobei die Sorte Nr. 0000 die feinste Faser darstellt. Bei Bedarf können aber zukünftig auch durch Weiterentwicklung des Herstellprozesses noch andere Abstufungen, insbesondere feinere Fasern, produziert werden, wodurch ein je nach Anwendung abgestimmtes Faserrohmaterial produziert werden kann.
Gebrauchsartikel mit Metallfasern werden bisher als Schleif- oder Scheuermittel oder Filtermedien oder Porenbrennern hergestellt und über Baumärkte und Drogerien vertrieben oder über den fachlichen Industriehandel.
Die Metallfasern aus Metall oder einer Metalllegierung sind beispielsweise als aufgerollte Mattenware herstellbar, die aufgrund der Langfaserigkeit ihrer Fasern einen guten Zusammenhalt aufweist. Im Falle solcher Fasermatten weisen beispielsweise 80% der Fasern eine Länge von größer 20 cm auf und weisen dem entsprechend aufgrund ihrer Langfaserigkeit einen guten Zusammenhalt auf.
Für die elektromagnetischen Anwendungen werden vorzugsweise spezielle weichmagnetische Eisensorten verwendet. Wahlweise zusätzlich kann man durch einen Zwischenprozess des Ausglühens die weichmagnetischen Eigenschaften der Fasern nochmals verbessern. Die Erfindung ist jedoch auf das Ausglühen als Beispiel für einen Zwischenprozess nicht beschränkt. Es kann jeder Zwischenprozess vorgesehen werden, der geeignet ist, die weichmagnetischen Eigenschaften der Fasern zu erhöhen.
Wie in der schematischen und stark vereinfachten Ansicht in 1 gezeigt ist, wird zur Herstellung eines Rotors 2 als einem Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Motor- oder Transformatorpaket, ein Fasermaterial 4 aus magnetischen Fasern, vorzugsweise weichmagnetischen Fasern, bereitgestellt, wobei die Fasern mit einer zusätzlichen elektrischen Isolierung versehen sind.
Die magnetischen Fasern, beispielsweise in Form von einer oder mehreren Fasermattenstücken, werden dazu mit einer zusätzlichen elektrisch isolierenden Beschichtung, z. B. einer Phosphatierungsbeschichtung oder dergleichen, versehen.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Paketsystems 1 für eine elektrische Maschine 3 werden beispielsweise mehrere Fasermattenstücke aus Eisenwolle oder einem Geflecht aus Eisenfasern verwendet, wobei die Fasern der Fasermattenstücke dabei zur elektrischen Isolierung mit einer zusätzlichen Phosphatierungsbeschichtung versehen sind.
Die Erfindung ist jedoch weder auf ein Phosphatieren der Fasern zur elektrischen Isolierung noch auf Eisenwolle oder Eisenfasern als magnetische Fasern beschränkt. Es kann jede andere magnetische Faser, insbesondere weichmagnetische Faser, sowie jede geeignete elektrisch isolierende Beschichtung auf den Fasern vorgesehen werden.
Anschließend werden die mit der elektrisch isolierenden Beschichtung versehenen Fasermattenstücke 4 in eine Aufnahmeform gebracht. Die Fasermattenstücke 4 können dabei in der Aufnahmeform zusätzlich ausgerichtet werden beispielsweise derart, dass sie den magnetischen Fluss unterstützen. Das bedeutet, dass die Fasern möglichst dem theoretischen Verlauf der Magnetfeldlinien folgen.
Statt der Fasermattenstücke 4 in 1 kann auch ein Faserpulver aus zerkleinerten und mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehenen Fasern, z. B. Eisenfasern, verwendet und in die Aufnahmeform eingebracht oder geschüttet und anschließend verdichtet werden. Wie bereits ausgeführt, können solche Faserpulver durch einen Zerhack- oder Zerkleinerungsprozess von z. B. Fasermatten gewonnen werden. Man kann also die elektrisch isolierende Oberflächenbeschichtung z. B. in einem kontinuierlichen Prozess mittels chemischen Bädern erreichen und dann daraus anschließend mittels Zerkleinern das Faserpulver herstellen. Dieses Faserpulver kann auch zusammen mit den Fasermattenstücken vermischt und gepresst werden.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel können wahlweise zusätzlich neben den ein oder mehreren Fasermatten auch ein oder mehrere weitere Bauteile oder Funktionselemente in der Aufnahmeform 7 angeordnet und anschließend zusammen mit der oder den Fasermattenstücken verpresst werden. Als Bauteile oder Funktionselemente 5 können beispielsweise Befestigungspunkte, Leiterbahnen, Kühlungsleitungen, Lager, Sensor-Elemente, Wellen, Aktor-Elemente oder Funktionselemente aus einem magnetfeldabhängig orientierten Material, wie beispielsweise einer magnetischen Formgedächtnislegierung (engl. magentic shape memory alloys MSMA), oder Magnete 6, insbesondere Permanentmagnete usw. verwendete und in das Paket aus magnetischen Fasern integriert werden. Auf diese Weise können zusätzliche Funktionen in dem Paket realisiert oder integriert werden. Die Erfindung ist dabei auf die genannten Beispiele für Bauteile bzw. Funktionselemente nicht beschränkt. Es kann jedes geeignete Bauteil bzw. geeignete Funktionselement mit eingepresst werden zur Ausbildung des fertigen Paketsystems.
Wie in 1 rein schematisch dargestellt ist, werden die Fasermattenstücke 4 mit gegebenenfalls darin eingelegten zusätzlichen Funktionselementen 5, wie beispielsweise Permanentmagneten, zu einem Paket verpresst oder komprimiert. Das Verpressen oder Komprimieren der Fasermattenstücke 4 mit den darin eingelegten Permanentmagneten 6 als Beispiel für Funktionselemente wird in dem Ausführungsbeispiel in 1 durch einen Stempel realisiert, welcher die Fasermattenstücke komprimiert oder mit einem ausreichend hohen Druck zu dem fertigen Paketsystem zusammenpresst.
Das fertige Paketsystem 1 ist in 2 im Anschluss an den Press- oder Komprimierungsvorgang gezeigt. Die Funktionselemente 5 in dem Ausführungsbeispiel in Form von Permanentmagneten 6 selbst werden dabei z. B. nicht zusätzlich komprimiert, sondern nur das Fasermaterial, hier die Fasermatten 4. Grundsätzlich ist es auch denkbar, je nach Funktionselement und dessen Funktion und Einsatzzweck, dieses ebenfalls mit zu komprimieren.
Je nach gewünschter herzustellender Form des Paketsystems 1 kann die Form der Aufnahmeform 7 sowie des Stempels 8 entsprechend ausgebildet werden, so dass auch kompliziertere oder komplexere dreidimensionale Formen erzeugt werden mit z. B. Vorsprüngen und/oder Vertiefungen usw., je nach Funktion und Einsatzzweck.
Dem Pressvorgang kommt entgegen, dass die Phosphatierungsbeschichtungen und/oder gegebenenfalls nanokeramische Beschichtungen oder ggf. auch andere Beschichtungsarten als Gleitbeschichtung anzusehen sind. Dabei können die Fasern beispielsweise so ausgerichtet werden, dass sie den magnetischen Fluss unterstützen, was bedeutet, dass die Fasern möglichst dem theoretischen Verlauf der Magnetfeldlinien folgen. Durch Parameter wie beispielsweise die Faserfeinheit, die Ausrichtung der Fasern, dem Grundmaterial der Fasern, der isolierenden Beschichtung und/oder der durch den Press- oder Komprimierungsvorgang erreichten Dichte sowie die Sinterparameter sind die physikalischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Paketsystems einstellbar. Beispielsweise können durch die Verwendung von gröberen Fasern eine höhere Porosität und leichtere Pakete mit einer höheren Sättigung erzielt werden. Durch die Ausrichtung oder gezielte Ausrichtung der Fasern können unerwünschte Magnetfeldlinien unterdrückt werden und gewünschte Feldlinien quasi gezüchtet bzw. gefördert oder unterstützt werden. Des Weiteren kann man Fasern herstellen in den bekannten Qualitäten wie bei Elektroblechen und -bändern, z. B. M330, M800 usw.. Derartige Elektrobleche sind beispielsweise kaltgewalzte nicht kornorientierte Elektrobleche und -bänder im schlussgeglühten Zustand gemäß DIN EN 10106 oder kornorientierte Elektrobleche und -bänder im schlussgeglühten Zustand gemäß DIN EN 10107. Grundsätzlich kann das Grundmaterial und die Grundmaterialqualität der Fasern je nach Funktion und Einsatzzweck variiert werden, ebenso wie bei den heute verwendeten Elektroblechen wie z. B. M800, M530 oder M330 etc.. Damit ändern sich vergleichbar zu den Blechen die Eigenschaften und Kosten. Außerdem kann die isolierende Beschichtung der Fasern variiert werden und damit kostenoptimiert eingesetzt werden. Beispielsweise können Eisenphosphatierungen, nanokeramische Beschichtungen und/oder ferritkeramischen Beschichtungen gewählt werden und so die magnetischen Eigenschaften sowie die Kosten und die Prozesseigenschaften optimiert werden.
In 3 ist das erfindungsgemäße Paketsystem 1 nach der Entnahme aus der Aufnahmeform im Anschluss an den Press- oder Komprimierungsvorgang gezeigt. Das Paketsystem 1 ist dabei, wie zuvor beispielsweise ein Rotor 2 einer elektrischen Maschine 1, und auf einer zugeordneten Welle 9 der elektrischen Maschine 1 angeordnet. Die Darstellung in 3 ist dabei ebenfalls rein schematisch und stark vereinfacht. Zusätzlich oder alternativ zu dem Magnet oder Magneten kann auch wenigstens ein anderes Bauteil oder Funktionselement in dem Paketsystem 1 mit eingepresst werden, beispielsweise eine Welle, ein Lager usw..
Neben den rein gepressten Fasermaterialien können in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform auch Kombinationen der zuvor beschriebenen Blechpakete und SMC(Soft Magnetic Composites)Pulver zur Anwendung kommen. Bei dem pulvermetallurgischen Material bzw. SMC-Material z. B. der Fa. Höganäs Somaloy^®, werden die einzelnen Pulverpartikel mit einer zusätzlich elektrischen Isolierschicht versehen und können in einem Pressverfahren zu einem erfindungsgemäßen Paketsystem verformt werden. Auch können die isolierten Fasern zu einem Faserpulver weiterverarbeitet werden und aus diesem Material Pakete hergestellt werden. Dabei können Langfasern und Faserpulver miteinander vermischt und kombiniert werden und gegebenenfalls zusätzlich ein Faserpulver, ein SMC-Pulver, und/oder ein ferritisches Pulver unter die Lang- und Kurzfasern gemischt werden, wie in dem Ausschnitt A-A in nachfolgender 6 gezeigt ist.
Die Zugabe von SMC-Pulver, ferritischem Pulver und/oder Faserpulver kann die Dichte des mit einer zusätzlichen elektrischen Isolierung der Fasern versehenen Fasermaterials, z. B. in Form einer Fasermatte, eines Fasergewirrs und/oder Faserpulvers, zusätzlich erhöhen und damit noch einmal eine Optimierung oder Verbesserung der elektromagnetischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Paketsystems bringen. Da bereits geringe Mengen dieses SMC-Pulvers als Zusatz zu dem Fasermaterial ausreichen, resultiert der Einsatz dieses SMC-Pulvers nicht in einer nennenswerten Erhöhung des Gesamtpreises des erfindungsgemäßen Paketsystems. Wie zuvor ausgeführt, kann auch wahlweise zusätzlich oder alternativ ferritisches Pulver zugesetzt werden.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das mit einer zusätzlichen elektrischen Isolierung der Fasern versehenen Fasermaterial, z. B. in Form einer Fasermatte, eines Fasergewirrs und/oder Faserpulvers, mit einem oder mehreren Blechpaketen kombiniert werden, wie sie zuvor beschrieben wurden. Bei solchen Blechpakten werden Bleche, die mit einer Isolierschicht versehen sind, zu einem Blechpaket zusammengefasst. Das Blechpaket kann dabei mit dem Fasermaterial bzw. in das Fasermaterial integriert werden, insbesondere vor oder nach dem Komprimieren des Fasermaterials. Dabei kann ein jeweiliges Blechpaket in Aussparungen des Fasermaterials eingepresst und/oder eingeklebt werden usw...
Durch diesen Technologiemix in einem erfindungsgemäßen Paketsystem kann eine funktions- und preisoptimierte Topologie hergestellt werden, die auch die Herstellung von komplexeren dreidimensionalen Paketsystemen ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Paketsystem hat den Vorteil, dass es eine Gestaltungsfreiheit in allen geometrischen Dimensionen erlaubt und insbesondere mit komplizierteren dreidimensionalen Formen hergestellt werden kann. Des Weiteren können Stanzabfälle durch das Komprimieren von Fasermatten vermieden werden. Des Weiteren können der Faserverlauf und die Faserdichte dem theoretischen bekannten Feldlinienverlauf innerhalb des Paketsystems sehr einfach angepasst werden, wodurch optimale magnetische Flussverläufe mit optimaler Materialausnutzung realisiert werden können. Ein Beispiel für eine Faserausrichtung entlang von Feldlinien bei einem Motorpaket ist in nachfolgender 5 gezeigt.
Durch die Pressung oder Komprimierung des Fasermaterials kann die Dichte eingestellt und damit die Dichte bezüglich der Flusskonzentration so optimiert werden, dass sich bei minimalem Materialeinsatz keine Sättigung einstellt. Die Dichte kann auch beispielsweise selektiv in Bereichen des Fasermaterials des Paketsystems je nach Sättigungsgrad eingestellt werden. Durch die Möglichkeit eine optimale Materialausnutzung bereitzustellen kann des Weiteren ein Gewichtsvorteil erzielt werden. Außerdem können preiswerte Grundmaterialien, wie z. B. Eisenwolle aus einer weichmagnetischen Eisenlegierung, Beschichtungsverfahren sowie Verarbeitungstechnologien genutzt werden. Auch ist es einfach möglich im Stator und im Rotor unterschiedliche Qualitäten, z. B. hinsichtlich des Materials, der isolierenden Beschichtung usw., und unterschiedliche Verpressungen zu benutzen, z. B. einmal Fasermatten und einmal Faserpulver zu verpressen, ohne Stanzabfälle zu produzieren. Auf diese Weise können sehr einfach und gezielt kostenoptimierte Motoren usw. hergestellt werden.
Weiter können Parameter wie die Faserqualität, die Faserdicke und/oder der Faserverlauf derart eingestellt werden, dass anwendungsspezifische und preisoptimierte Paketsysteme erzielt werden können.
Während die Standardblechpakete bei höheren Frequenzen ab ca. 1000 Hz gegenüber den Pulvermaterialien wie SMC(Soft Magnetic Composites)-Pulver Nachteile aufweisen, können die bei dem erfindungsgemäßen Paketsystem eingesetzten Fasermaterialien für höhere Frequenzanwendungen eine immer noch gute Eignung aufweisen. Damit kann die Lücke bei Frequenzanwendungen zwischen Blechpaketen und Pulvermaterialien wie SMC(Soft Magnetic Composites)-Pulver preiswert geschlossen werden. Neben dem genannten SMC-Pulvermaterial kann des Weiteren auch ein Pulvermaterial aus Eisen (Fe), Silizium (Si) und Chrom (Cr), welches keinen organischen Binder aufweist und von Tayio Yuden entwickelt wurde, eingesetzt werden.
Durch die Faserstruktur können vibrationsdämpfende Eigenschaften des Paketsystems eingestellt werden, was zu erheblichen Akustikvorteilen führt.
Des Weiteren kann durch eine zumindest teilweise eingestellte Porosität des komprimierten Fasermaterials des erfindungsgemäßen Paketsystems eine Kühlung durch ein durchströmendes Medium, wie z. B. Luft, Wasser, Öl usw., erreicht werden.
Durch die Möglichkeit in das Fasermaterial Funktionselemente wie Befestigungselemente, Lagerungen, Leiter, Kühlungsleitungen, Sensor-Elemente, Aktor-Elemente, Elemente aus eine magnetischen Formgedächtnislegierung (engl. magentic shape memory alloys MSMA), oder Magnete, insbesondere Permanentmagnete, usw. zu integrieren und das Fasermaterial dabei in einem Pressvorgang zusätzlich zu komprimieren, sowie durch die geometrische Gestaltungsfreiheit sind Funktionsintegrationen erzielbar. Dies führt zu kompakten Gesamtprodukten, Preisvorteilen bezüglich Herstellung und Montage und zur Realisierung zusätzlicher Funktionen usw..
In 4 ist ein Beispiel für einen Pressling 10 aus einem komprimierten Fasermaterial, hier aus Stahlfasern, gezeigt. Der Pressling weist dabei eine hohe Porosität auf. Bei einer elektromagnetischen Anwendung des erfindungsgemäßen Paketsystem wird dagegen eine vorzugsweise hohe Dichte in der Regel angestrebt.
In 5 ist ein stark vereinfachter, nicht maßstäblicher und rein schematischer Teilschnitt eines Motorpakets als einem Beispiel für ein erfindungsgemäßes Paketsystem 1 gezeigt. Das Motorpaket weist dabei ein Fasermaterial 4 aus magnetischen Fasern 11 auf, wobei die Fasern 11 mit einer zusätzlichen elektrischen Isolierung versehen sind, wie zuvor mit Bezug auf die 1–4 beschrieben wurde.
Bei den Fasern 11 handelt es sich in dem Ausführungsbeispiel z. B. um Langfasern und Kurzfasern, wobei die Fasern zusätzlich mit Faserpulver mit seinen Faserpulverpartikeln gemischt sind.
Die Erfindung ist aber weder auf Langfasern, Kurzfasern und Faserpulver noch auf eine Kombination daraus beschränkt. Grundsätzlich kann jede geeignete Faserlänge der Fasern verwendet und wahlweise zusätzlich mit Fasern wenigstens einer anderen Faserlänge kombiniert, z. B. gemischt, werden. Das Hinzumischen von Faserpulver oder einem anderen zuvor beschriebenen Pulver ist ebenfalls optional.
Wie in 5 gezeigt ist verläuft die Faserausrichtung der Fasern 11 des Fasermaterials 4 entlang der Feldlinien. Die Faserausrichtung kann beispielsweise durch Anlegen eines geeigneten Magnetfeldes an das Fasermaterial 4 in der Aufnahmeform z. B. vor dem Pressen angelegt werden. Gegebenenfalls kann die Aufnahmeform zusätzlich in Vibration versetzt werden zum zusätzlichen Unterstützen der Ausrichtung der Fasern entlang der Feldlinien.
In 6 ist ein Ausschnitt A-A des in 5 gezeigten Motorpakets in einer vergrößerten Ansicht gezeigt. Dabei ist die Mischung aus Langfasern 12, Kurzfasern 13 und Faserpulver mit seinen Faserpulverpartikeln 14 gezeigt. Wie zuvor ausgeführt ist die Erfindung nicht auf diese spezielle Ausgestaltung beschränkt.
In einer alternativen Ausführungsform kann das in 5 und 6 gezeigte Motorpaket als Beispiel für ein erfindungsgemäßes Paketsystems 1 auch derart hergestellt werden, dass ein Fasermaterial verwendet wird, das zunächst mit keiner zusätzlichen elektrisch isolierenden Beschichtung, wie beispielsweise einer Beschichtung durch Phosphatieren oder dergleichen, versehen ist.
Das Fasermaterial aus magnetischen, insbesondere weichmagnetischen Fasern, kann wie zuvor beschrieben als ein Geflecht, beispielsweise Wirrgeflecht, aus Fasern wenigstens einer bestimmten Länge, z. B. Langfasern, Kurzfasern usw. und/oder als lose Fasern in Form eines Faserpulvers vorliegen. Wie ebenfalls zuvor beschrieben wird z. B. ein Faserpulver verwendet, bei welchem es sich beispielsweise um kleingehackte Fasern oder kleingehacktes Fasermaterial, z. B. ein kleingehacktes Fasergeflecht, wie ein kleingehacktes Faserwirrgeflecht oder eine kleingehackte Fasermatte usw., aus magnetischen Fasern, vorzugsweise weichmagnetischen Fasern, handelt.
Dabei kann dem Fasermaterial wahlweise wenigstens ein zusätzliches Faserpulver, ein SMC-Pulver, und/oder ein ferritisches Pulver usw. untergemischt werden und dadurch beispielsweise bei Bedarf die Dichte erhöht werden. Die Erfindung ist aber auf den Zusatz von Faserpulver, SMC-Pulver, Pulver aus Eisen (Fe), Silizium (Si) und Chrom (Cr) ohne organischen Binder und/oder ferritischem Pulver nicht beschränkt, es kann jedes andere für das Paketsystem geeignete Pulvermaterial unter das Fasermaterial untergemischt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Neben Langfasern und Kurzfasern kann das Fasermaterial des Weiteren jede andere Länge von Fasern oder Kombination von Faserlängen aufweisen, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Das Fasermaterial, welches zunächst mit keiner eigenen elektrisch isolierenden Beschichtung versehen ist, wird in einem nächsten Schritt in eine Aufnahmeform gegeben, wie sie zuvor beispielhaft in 1 gezeigt ist, wobei in der Aufnahmeform wahlweise zusätzlich ein oder mehrere Bauteile oder Funktionselemente vorgesehen werden können, wie sie zuvor mit Bezug auf die Figuren beschrieben wurden und daher nicht wiederholt werden. Anschließend wird ein flüssiger Kunststoff in die Aufnahmeform gegossen, welcher in das Fasermaterial eindringt und dieses durchdringt und dadurch das Fasermaterial mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung umgibt oder versieht. An das mit dem flüssigen Kunststoff durchdrungene oder durchtränkte Fasermaterial kann wahlweise zusätzlich ein geeignetes Magnetfeld angelegt werden, um eine Faserausrichtung des Fasermaterials entlang der Feldlinien zu erzielen wie bereits mit Bezug auf 5 beispielhaft gezeigt. Gegebenenfalls kann die Aufnahmeform dabei zusätzlich in Vibration versetzt werden zum weiteren Unterstützen der Ausrichtung des Fasermaterials entlang der Feldlinien.
Ein zusätzliches Pressen des mit dem Kunststoff durchtränkten Fasermaterials ist dabei nicht unbedingt erforderlich und kann entfallen. Es kann jedoch bei Bedarf wahlweise ein zusätzliches Pressen des mit dem Kunststoff durchtränkten Fasermaterials erfolgen, je nach Funktion und Einsatzzweck. Nach dem Aushärten oder Verfestigen des Kunststoffs kann das fertige Paketsystem, hier beispielsweise ein Motorpaket, aus der Aufnahmeform entfernt werden.
Statt wie zuvor beschrieben, das Fasermaterial mit flüssigem Kunststoff in der Aufnahmeform auszugießen, können auch Kunststoffpellets mit magnetischen, insbesondere weichmagnetischen Fasern, verwendet werden, beispielsweise Kunststoffpellets mit solchen Fasern mit einer Faserlänge von beispielsweise 20 mm. Die in den Kunststoffpellets enthaltenen Fasern weisen selbst keine eigene elektrische isolierende Beschichtung auf, wie beispielsweise eine Phosphatierungsbeschichtung. Stattdessen bildet das Kunststoffmaterial der Kunststoffpellets eine elektrisch isolierende Beschichtung für die in den Kunststoffpellets enthaltenden Fasern. Die Erfindung ist hierbei auf Kunststoffpellets mit Fasern mit einer Faserlänge von 20 mm nicht beschränkt. Die Fasern können sowohl kürzer als 20 mm als auch länger als 20 mm sein. Die Kunststoffpellets mit den darin eingeschlossenen Fasern aus einem magnetischen, insbesondere weichmagnetischen Material, werden einem Extruder, beispielsweise einem Schneckenextruder, zugeführt und weichgemacht oder verflüssigt und anschließend das weichgemachte oder verflüssigte Material in der Aufnahmeform aufgenommen und ausgehärtet. Den Kunststoffpellets kann wahlweise zusätzlich wenigstens ein zusätzliches Faserpulver, ein SMC-Pulver, ein Pulvermaterial aus Eisen (Fe), Silizium (Si) und Chrom (Cr), welches keinen organischen Binder aufweist, und/oder ein ferritisches Pulver usw. untergemischt werden und dadurch beispielsweise bei Bedarf die Dichte erhöht werden. Wie zuvor beschrieben können in der Aufnahmeform wahlweise zusätzlich ein oder mehrere Bauteile oder Funktionselemente vorgesehen werden, wie sie zuvor mit Bezug auf die Figuren beschrieben wurden.
An das weichgemachte oder flüssige in der Aufnahmeform aufgenommene Material aus den durch den Extruder weichgemachten oder verflüssigten Kunststoffpellets kann wahlweise zusätzlich ein geeignetes Magnetfeld angelegt werden, um eine Faserausrichtung der Fasern der Kunststoffpellets entlang der Feldlinien zu erzielen wie bereits mit Bezug auf 5 beispielhaft gezeigt wurde. Gegebenenfalls kann die Aufnahmeform dabei zusätzlich in Vibration versetzt werden zum weiteren Unterstützen der Ausrichtung des Fasermaterials entlang der Feldlinien.
Ein zusätzliches Pressen des in der Aufnahmeform aufgenommenen Materials aus den weichgemachten oder verflüssigten Kunststoffpellets ist nicht unbedingt erforderlich und kann entfallen. Grundsätzlich kann aber bei Bedarf ein zusätzliches Pressen des in der Aufnahmeform aufgenommenen Materials aus den weichgemachten oder verflüssigten Kunststoffpellets erfolgen, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Statt Kunststoffpellets mit darin enthaltenen magnetischen Fasern, insbesondere weichmagnetischen Fasern, können auch Kunststoffpellets ohne derartige Faser einem Extruder, beispielsweise eine Schneckenextruder, zugeführt und weichgemacht oder verflüssigt werden. Dem Extruder kann dabei unabhängig von diesen ausschließlich aus Kunststoffmaterial bestehenden Kunststoffpellets das Fasermaterial aus magnetischen Fasern, insbesondere weichmagnetischen Fasern, zugeführt werden. Das Fasermaterial kann, wie zuvor beschrieben, als ein Geflecht, beispielsweise Wirrgeflecht, aus Fasern wenigstens einer bestimmten Länge, z. B. Langfasern, Kurzfasern usw. und/oder als lose Fasern in Form eines Faserpulvers vorliegen und dem Extruder zugeführt werden. Das Fasermaterial weist dabei selbst zunächst keine zusätzliche elektrisch isolierende Beschichtung auf, wenn es dem Extruder und dem durch den Extruder verflüssigten oder weichgemachten Kunststoffmaterial zugeführt wird. Stattdessen wird das Fasermaterial mit dem Kunststoffmaterial durch den Extruder vermengt und durch das Kunststoffmaterial mit einer elektrischen Isolierung versehen. Das weiche oder flüssige Kunststoffmaterial mit dem darin aufgenommenen Fasermaterial wird in einer Aufnahmeform aufgenommen, wie sie beispielhaft in 1 gezeigt ist.
Den Kunststoffpellets kann ebenfalls wahlweise zusätzlich wenigstens ein zusätzliches Faserpulver, ein SMC-Pulver, und/oder ein ferritisches Pulver usw. untergemischt werden und dadurch beispielsweise bei Bedarf die Dichte erhöht werden. Wie zuvor beschrieben können in der Aufnahmeform wahlweise zusätzlich ein oder mehrere Bauteile oder Funktionselemente vorgesehen werden, wie sie zuvor mit Bezug auf die Figuren beschrieben wurden.
An das weichgemachte oder flüssige in der Aufnahmeform aufgenommene Material aus den durch den Extruder weichgemachten oder verflüssigten Kunststoffpellets und dem darunter gemischten Fasermaterial kann wahlweise zusätzlich ein geeignetes Magnetfeld angelegt werden, um eine Faserausrichtung der Fasern des Fasermaterials entlang der Feldlinien zu erzielen wie bereits mit Bezug auf 5 beispielhaft gezeigt wurde. Gegebenenfalls kann die Aufnahmeform dabei zusätzlich in Vibration versetzt werden zum weiteren Unterstützen der Ausrichtung des Fasermaterials entlang der Feldlinien.
Ein zusätzliches Pressen des in der Aufnahmeform aufgenommenen Materials aus den weichgemachten oder verflüssigten Kunststoffpellets und dem darin enthaltenen Fasermaterial ist nicht unbedingt erforderlich und kann entfallen. Grundsätzlich kann aber bei Bedarf ebenfalls ein zusätzliches Pressen des in der Aufnahmeform aufgenommenen Materials aus den weichgemachten oder verflüssigten Kunststoffpellets und dem darin enthaltenen Fasermaterial erfolgen, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Mittels des Extruders, beispielsweise eines Schneckenextruders, kann ein spritzbares Material aus Kunststoff und Fasermaterial erhalten werden und so z. B. ein spritzbarer Statorwerkstoff, Paketwerkstoff, oder Rotorwerkstoff usw. bereitgestellt werden. Dies gilt für alle Ausführungsbeispiele mit Extruder. Des Weiteren liegt der Anteil an Fasermaterial in dem Kunststoffmaterial beispielsweise bei 50% bis 80%.
Als Fasermaterial können beispielsweise Eisenfasern oder Kohlefasern als weichmagnetische Fasern verwendet werden oder jedes andere weichmagnetische Material, insbesondere weichmagnetische Metall oder Metalllegierung.
Des Weiteren ist in den 7 und 8 jeweils ein Ausschnitt eines Beispiels für einen schichtweisen Aufbau eines erfindungsgemäßen Paktsystems 1 gezeigt.
Wie in dem Ausschnitt in 7 und 8 gezeigt ist, sind dabei mehrere gepresste Schichten 15 aus Fasermaterial 4 vorgesehen, wobei das Fasermaterial 4 keine zusätzliche elektrisch isolierende Beschichtung, wie zuvor mit Bezug auf die 1–6 beschrieben wurde, aufweist. Grundsätzlich kann das Fasermaterial 4 jedoch in dem Ausführungsbeispiel in den 7 und 8 gegebenenfalls auch eine solche zusätzliche elektrisch isolierende Beschichtung aufweisen, wie sie zuvor beschrieben wurde, beispielsweise eine durch Phosphatierung erzeugte Beschichtung usw..
Zwischen den Faserschichten 15 ist in 7 und 8 jeweils abwechselnd wenigstens eine elektrisch isolierende Schicht 16 vorgesehen. Diese elektrisch isolierende Schicht 16 kann dabei wenigstens eine Papierschicht, eine Kunststoffschicht, eine Lackschicht, ein Kartonlage, eine Keramikschicht, beispielsweise eine Ferritkeramikschicht usw. sein. Die Erfindung ist jedoch auf die Beispiele für zusätzliche isolierende Schichten nicht beschränkt. Wahlweise kann zusätzlich zu wenigstens einer elektrisch isolierenden Schicht 16 zwischen zwei Faserschichten 15 wenigstens eine zusätzliche paramagnetische 17 und/oder diamagnetische Schicht 18 vorgesehen sein.
Zumindest die Faserschichten 15 in 7 und 8 können zusätzlich gepresst sein bei Bedarf.
Bei dem schichtweise Aufbau der Faserschichten 15, beispielsweise zusätzlich gepressten Faserschichten 15, die sich abwechseln mit jeweils wenigstens einer elektrisch isolierenden Schicht 16, wie z. B. in 7 und 8 gezeigt ist, können die elektrisch isolierenden Schichten 16 vergleichbar zu den elektrisch isolierenden Beschichtungen der Fasern unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Mit derartig aufgebauten Sandwichmaterialien, wie sie beispielhaft in 7 und 8 gezeigt sind, können ebenfalls dreidimensionale Paketsysteme 1 durch Fügevorgänge, wie z. B. Pressen und/oder Kleben, erstellt werden. Dabei können auch sehr einfach Materialien wie Kunststoff, Lack und/oder Papier als elektrisch isolierende Schichten 15 benutzt werden.
Es können aber vor dem Hintergrund unterschiedlicher technischer Zielsetzungen auch Materialien wie beispielsweise Keramik, z. B. Ferritkeramik, paramagnetische und/oder diamagnetische Schichten eingesetzt werden, beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel in 7. In 7 ist auf wenigstens einer Seite wenigstens einer elektrisch isolierenden Schicht 15 zusätzlich eine paramagnetische Schicht 17 und/oder diamagnetische Schicht 18 vorgesehen. Die zusätzliche paramagnetische Schicht 17 ist in 7 mit einer gestrichelten Linie und die zusätzliche diamagnetische Schicht 18 mit einer gepunkteten Linie angedeutet.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die 1 bis 8 vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Die Ausführungsformen wie sie mit Bezug auf die 1 sind 8 beschrieben wurden sind auch miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale hiervon
Bezugszeichenliste

1: Paketsystem
2: Rotor
3: elektrische Maschine
4: magnetisches Fasermaterial
5: Funktionselement
6: Magnet
7: Aufnahmeform
8: Stempel
9: Welle
10: Pressling
11: Faser
12: Langfaser
13: Kurzfaser
14: Faserpulverpartikel
15: Faserschicht
16: elektrisch isolierende Schicht
17: paramagnetische Schicht
18: diamagnetische Schicht

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 Patentliteratur

DE 102005041676 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 10106 [0071]
DIN EN 10107 [0071]

Claims

Paketsystem (1) für eine elektrische Maschine (3), insbesondere einen Motor oder Transformator, wobei das Paketsystem (1) wenigstens ein magnetisches Fasermaterial (4) aufweist, das mit einer elektrischen Isolierung versehen ist.
Paketsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Isolierung des magnetischen Fasermaterials eine elektrisch isolierende Schicht zwischen wenigstens zwei Schichten des magnetischen Fasermaterials vorgesehen ist und/oder wobei die Fasern des Fasermaterials mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen sind.
Paketsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Beschichtung der Fasern eine chemische Beschichtung, insbesondere eine durch Phosphatieren der Fasern gebildete Schicht oder Beschichtung, und/oder eine nanokeramische Beschichtung ist.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Beschichtung aus Kunststoff besteht, mit welchem das Fasermaterial durchtränkt ist und/oder in welche das Fasermaterial eingebettet ist.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Schicht eine Papierschicht, eine Kunststoffschicht, eine Lackschicht, ein Kartonlage und/oder eine Keramikschicht, insbesondere eine Ferritkeramikschicht, ist.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine paramagnetische Schicht und/oder wenigstens eine diamagnetische Schicht zwischen wenigstens zwei Schichten aus Fasermaterial vorgesehen ist, wobei die Fasern der Schichten aus Fasermaterials insbesondere mit der elektrisch isolierenden Beschichtung oder ohne die elektrisch isolierende Beschichtung versehen sind, wobei zwischen den zwei Schichten aus Fasermaterial mit den Fasern ohne die elektrisch isolierende Beschichtung vorzugsweise wenigstens die elektrisch isolierende Schicht vorgesehen ist.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Fasermaterial (4) ein weichmagnetisches Fasermaterial und/oder ein Fasermaterial aus einem Elektroblechmaterial ist und wobei das Fasermaterial (4) insbesondere ein Langfasermaterial (12) und/oder ein Kurzfasermaterial (13) ist.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Fasermaterial (4) ein Fasergeflecht, insbesondere Wirrgeflecht, und/oder ein Faserpulver (14) aus zerkleinerten Fasern ist.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Paketsystem (1) wenigstens ein Funktionselement (5) und/oder wenigstens ein Blechpaket aus wenigstens zwei Blechen mit einer dazwischen angeordneten elektrisch isolierenden Schicht aufweist, wobei das Funktionselement (5) insbesondere ein Befestigungspunkt, eine Leiterbahn, eine Temperier-Leitung, vorzugsweise Kühlungsleitung, ein Lager, eine Welle, ein Sensor-Element, ein Aktor-Element, ein Funktionselement aus einem magnetfeldabhängig orientierten Material, insbesondere einer magnetischen Formgedächtnislegierung MSMA, oder ein Magnet, insbesondere Permanentmagnet (6), ist.
Paketsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das magnetische Fasermaterial (4) des Paketsystems gesintert ist.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern des magnetischen Fasermaterials (4) derart ausgerichtet sind, dass die Fasern möglichst dem theoretischen Verlauf der Magnetfeldlinien folgen.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Fasermaterial (4) ein zusätzliches weichmagnetisches Pulvermaterial, insbesondere SMC(Soft Magnetic Composites)-Pulver oder ein Pulvermaterial aus Eisen, Silizium und Chrom (Cr), aufweist.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass magnetische Fasermaterial (4) derart komprimiert ist, dass es eine definierte, vorzugsweise möglichst hohe Dichte aufweist.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Fasermaterial (4) gleichmäßig komprimiert oder wenigstens zwei Abschnitte mit einer unterschiedlichen Komprimierung aufweist, wobei der eine Abschnitt eine stärkere Komprimierung als der andere Abschnitt aufweist.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komprimierung des Fasermaterials in einer Richtung erfolgt, die ein anisotropes magnetisches Verhalten des Fasermaterials bewirkt.
Paketsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Paketsystem (1) ein Rotor (2), ein Stator oder ein Transformatorkern ist.
Elektrische Maschine (3) mit einem Paketsystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Elektrische Maschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) ein elektronisches oder elektromechanisches Gerät, insbesondere ein Motor und vorzugsweise eine Elektromotor mit einem Rotor (2) und einem Stator, ein Transformator, ein Sensor, ein Hubmagnet oder ein elektronisches Bauteil, insbesondere eine Spule oder eine Drossel ist.
Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Paketsystems für eine elektrische Maschine, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 18, mit den Schritten: Bereitstellen eines magnetischen Fasermaterials (4), Versehen des magnetischen Fasermaterials mit einer elektrischen Isolierung und Vorsehen des magnetischen Fasermaterials (4) in einer Aufnahmeform (7).
Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch, Vorsehen einer elektrisch isolierenden Schicht zwischen wenigstens zwei Schichten des magnetischen Fasermaterials als elektrische Isolierung und/oder Versehen der Faser des Fasermaterials mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung als elektrische Isolierung, wobei die elektrisch isolierende Beschichtung insbesondere ein chemisches Beschichten, vorzugsweise ein Phosphatieren der Fasern, und/oder ein Beschichten mit einer Nanokeramik, insbesondere einer Ferritkeramik, ein Tränken mit Kunststoff und/oder ein Einbetten in Kunststoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Schicht eine Papierschicht, eine Kunststoffschicht, eine Lackschicht, ein Kartonlage und/oder eine Keramikschicht, insbesondere eine Ferritkeramikschicht, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, gekennzeichnet durch, Tränken des magnetischen Fasermaterials (4) mit Kunststoff durch Zuführen des Kunststoffs in weicher oder flüssiger Form, insbesondere mittels eines Extruders, wobei der weiche oder flüssige Kunststoff vorzugsweise zugeführt wird, wenn das magnetische Fasermaterial in der Aufnahmeform (7) vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, gekennzeichnet durch, Einbetten des magnetischen Fasermaterials in Kunststoff durch Zuführen von Kunststoffpellets mit darin enthaltenen magnetischen Fasern einem Extruder und Vorsehen des in den weichen oder flüssigen Kunststoff eingebetteten magnetischen Fasermaterials (4) in der Aufnahmeform (7).
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, gekennzeichnet durch, Einbetten des magnetischen Fasermaterials (4) in Kunststoff durch Zuführen von einerseits reinen Kunststoffpellets einem Extruder und Zuführen von andererseits Fasermaterial dem Extruder und Vorsehen des in den weichen oder flüssigen Kunststoff des Extruders eingemischten magnetischen Fasermaterials (4) zusammen mit dem Kunststoff in der Aufnahmeform (7).
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, gekennzeichnet durch, Versehen der Fasern des Fasermaterials mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung, insbesondere einer chemischen Beschichtung und/oder einer nanokeramischen Beschichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, gekennzeichnet durch, Anordnen wenigstens einer paramagnetischen Schicht (17) und/oder eine diamagnetischen Schicht (18) zwischen zwei Schichten aus dem Fasermaterial, wobei die Fasern des Fasermaterials eine elektrisch isolierende Beschichtung oder keine zusätzliche elektrisch isolierende Beschichtung aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, gekennzeichnet durch, Einbringen von wenigstens einem Funktionselement (5) und/oder wenigstens einem Blechpaket zusammen mit dem magnetischen Fasermaterial und seiner elektrischen Isolierung in die Aufnahmeform (7).
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 27, gekennzeichnet durch, Pressen des magnetischen Fasermaterials (4) zu einer gewünschten Form, wobei das wenigstens eine Funktionselement (5) und/oder wenigstens eine Blechpaket in das gepresste Fasermaterial integriert oder integrierbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 oder 28, gekennzeichnet durch, Befestigen des wenigstens einen Funktionselements (5) und/oder Blechpakets in einer zugeordneten Öffnung oder Vertiefung in dem Paketsystem (1), insbesondere nach dem Pressen des magnetischen Fasermaterials (4) in die gewünschte Form, wobei das Befestigen des wenigstens einen Funktionselements (5) und/oder Blechpakets in der zugeordneten Öffnung oder Vertiefung in dem Paketsystem (1) insbesondere durch Einpressen und/oder Einkleben erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 29, gekennzeichnet durch, Hinzufügen eines weichmagnetischen Pulvers, insbesondere SMC(Soft Magnetic Composites)-Pulvers, dem magnetischen Fasermaterial (4), dessen Fasern zusätzlich mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen sind, Hinzufügen eines nanokeramischen Pulvers, insbesondere eines ferritkeramischen Pulversoder eines Pulvers aus Eisen, Silizum und Chrom, und/oder Hinzufügen von Faserpulver aus zerkleinerten Fasern (11).
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Fasermaterial (4) ein weichmagnetisches Fasermaterial oder ein Fasermaterial aus einem Elektroblechmaterial ist und wobei das Fasermaterial (4) aus einem weichmagnetischen Material und/oder Elektroblechmaterial insbesondere ein Langfasermaterial (12) und/oder ein Kurzfasermaterial (13) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 31, gekennzeichnet durch, Sintern des magnetischen Fasermaterials (4) und vorzugsweise Sintern des magnetischen Fasermaterials (4) vor, während und/oder nach dem Pressen des magnetischen Fasermaterials (4) in eine gewünschte Form.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vorsehens des magnetischen Fasermaterials (4) in einer Aufnahmeform (7) den Schritt aufweist, des Ausrichtens des Fasermaterials entlang von Magnetfeldlinien, insbesondere durch Anlegen eines Magnetfelds und gegebenenfalls Versetzen der Aufnahmeform in zusätzliche Vibration vor dem nachfolgenden Schritt des Pressens des magnetischen Fasermaterials (4) in eine gewünschte Form.