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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets mit einer Isolationsschicht für einen elektrischen Motor eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Blechpaket mit einer Isolationsschicht.
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Es ist bekannt, um die Funktionssicherheit eines Elektromotors gewährleisten zu können, dass unter anderem die Luft- und Kriechstrecken des Stators entsprechend eingehalten werden müssen. Bei elektrischen Motoren der 400-Volt-Klasse reicht unter anderem ein entsprechend geformtes Nomex-Papier zwischen einzelnen Phasen beziehungsweise Drähten des Stators aus, um die geforderten Kriechstrecken zum Blechpaket einzuhalten. Bei elektrischen Motoren der 800-Volt-Klasse muss zusätzlich gemäß dem Stand der Technik auf der Blechpaketoberfläche noch eine Isolation in Form einer isolierenden Scheibe angebracht werden. Die Scheibe muss gefertigt und montiert werden.
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Die
EP 0 884 825 A2 offenbart einen Statorkern für einen Motor, bei dem ein Element mit abgerundeten Kanten verwendet wird, um den elektrischen Durchbruch der Wicklung einer Spule zu verhindern, der an einer Nutkante darin auftreten kann. Die Endplatten sind an den Enden des Statorkerns angeordnet, der aus laminierten magnetischen Stahlplatten besteht. Jeder der Endplatten hat im Wesentlichen das gleiche Muster wie jede magnetische Stahlplatte, von der Achse des Motors aus gesehen. Die langgestreckte Fläche der Endplatte verläuft glatt von der Innenfläche jedes der Schlitze bis zur abgerundeten Kantenfläche. Die abgerundete Kantenfläche erstreckt sich glatt von der länglichen Fläche bis zur Endfläche der Endplatte. Diese Struktur kann scharfe Kanten am Rand des Schlitzes beseitigen und so den elektrischen Durchbruch eines beschichteten Leiters in der Spule verhindern, der an den Kanten auftreten kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein Blechpaket zu schaffen, mittels welchen die Funktionssicherheit eines elektrischen Motors erhöht werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch ein Blechpaket gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets mit einer Isolationsschicht für einen elektrischen Motor eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs. Es erfolgt ein Erwärmen des Blechpakets auf eine vorgegebene Schmelztemperatur für ein Kunststoffpulver, mittels welchem die Isolationsschicht erzeugt wird. Es erfolgt ein Eindippen des erwärmten Blechpakets in das Kunststoffpulver zur Erzeugung eines lokalen Aufschmelzens des Kunststoffpulvers. Es erfolgt ein Anheben des Blechpakets mit dem aufgeschmolzenen Kunststoffpulver und Aushärten des Kunststoffpulvers am Blechpaket als Isolationsschicht.
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Dadurch ist es ermöglicht, dass die Isolationsschicht, ohne zusätzliches Aufbringen einer Isolationsscheibe, insbesondere bei einem elektrischen Motor der 800-Volt-Klasse, erzeugt werden kann. Die Isolationsschicht kann somit einfach und dennoch zuverlässig erzeugt werden. Dadurch kann bei einer hohen Funktionssicherheit das Blechpaket einfach erzeugt werden. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass das Blechpaket auf die Schmelztemperatur des Kunststoffpulvers erwärmt wird. Es erfolgt das Eindippen des Blechpakets in das Kunststoffpulver, wobei eine Eintauchtiefe gemäß einer Isolationsvorgabe genutzt werden kann. Durch die eingebrachte Wärme des Blechpakets schmilzt das Kunststoffpulver lokal auf und haftet am Blechpaket. Es erfolgt ein Anheben des Blechpakets aus dem Kunststoffpulver. Das Kunststoffpulver härtet aus und isoliert das Blechpaket. Insbesondere kann hierdurch eine Kostenreduktion durch Einsparen der Isolationsscheibe realisiert werden.
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Mit anderen Worten ist vorgeschlagen, zur Isolierung der Endplatten des Statorkerns gegenüber dem Wickelkopf und den elektrischen Kontaktierungen, diesen zum Pulver-Beschichtungsverfahren zu erhitzen und in das Pulver zu tauchen. Damit ist eine einfache Art der Beschichtung möglich, wobei die Beschichtung des Statorkerns zu einer verbesserten und vereinfachten Isolierung führt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird das Blechpaket mit einem Backlack-Verfahren erzeugt und das durch das Backlack-Verfahren bereits auf die Schmelztemperatur erwärmte Blechpaket zwischenschrittslos in das Kunststoffpulver eingedippt.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Herstellen des Blechpakets mit der Isolationsschicht innerhalb eines gemeinsamen Werkzeugs zur Herstellung des Blechpakets durchgeführt wird.
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Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn das Blechpaket nur bereichsweise in das Kunststoffpulver eingedippt wird und somit die Isolationsschicht nur bereichsweise an dem Blechpaket erzeugt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird das Blechpaket auf eine Schmelztemperatur zwischen 180 Grad Celsius und 200 Grad Celsius erwärmt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Blechpaket mit einer Isolationsschicht für einen elektrischen Motor für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, wobei das Blechpaket mit einem Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt hergestellt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung auch einen elektrischen Motor mit einem Blechpaket nach dem vorhergehenden Aspekt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Blechpakets sowie des elektrischen Motors anzusehen. Das Blechpaket sowie der elektrische Motor weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des Verfahrens.
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In der Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Fig. zeigt in einer schematischen Ansicht eine Ausführungsform des Verfahrens. Insbesondere ist in der Fig. ein Blechpaket 10 für einen elektrischen Motor eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs zu sehen. Sowohl der elektrische Motor als auch das Kraftfahrzeug sind vorliegend nicht dargestellt.
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Beim Verfahren zum Herstellen des Blechpakets 10 mit einer Isolationsschicht 12 für den elektrischen Motor des zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs erfolgt ein Erwärmen des Blechpakets 10 auf eine vorgegebene Schmelztemperatur für ein Kunststoffpulver 14, mittels welchem die Isolationsschicht 12 erzeugt wird. Es erfolgt ein Eindippen 18 des erwärmten Blechpakets 10 in das Kunststoffpulver 14 zur Erzeugung eines lokalen Aufschmelzens 16 des Kunststoffpulvers 14. Es erfolgt ein Anheben 20 des Blechpakets 10 mit dem aufgeschmolzenen Kunststoffpulver 14 und es erfolgt ein Aushärten des Kunststoffpulvers 14 am Blechpaket 10 als Isolationsschicht 12.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Blechpaket 10 mit einem Backlack-Verfahren erzeugt wird und das durch das Backlack-Verfahren bereits auf die Schmelztemperatur erwärmte Blechpaket 10 zwischenschrittslos in das Kunststoffpulver 14 eingedippt wird. Insbesondere kann das Herstellen des Blechpakets 10 mit der Isolationsschicht 12 innerhalb eines gemeinsamen Werkzeugs zur Herstellung des Blechpakets 10 durchgeführt werden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Blechpaket 10 nur bereichsweise in das Kunststoffpulver 14 eingedippt wird und somit die Isolationsschicht 12 nur bereichsweise am Blechpaket 10 erzeugt wird.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Blechpaket 10 auf eine Schmelztemperatur zwischen 180 Grad Celsius und 200 Grad Celsius erwärmt wird.
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Insbesondere schlägt somit die Erfindung vor, die Isolationsschicht 12 der Endplatte des Statorkerns, welche insbesondere das Blechpaket 10 darstellt, gegenüber dem Wickelkopf und den elektrischen Kontaktierungen für eine Pulver-Beschichtung zu erhitzen und in das Kunststoffpulver 14 zu tauchen. Dadurch ist eine einfache Beschichtung und Isolierung des Blechpakets 10 möglich. Das Pulverschichtverfahren kann auch als Powder-Coat-Verfahren bezeichnet werden. Es erfolgt insbesondere ein Erwärmen des Blechpakets auf ungefähr 200 Grad Celsius auf die Schmelztemperatur des Kunststoffpulvers 14 oder eine Nutzung des bereits auf diese Temperatur gebrachten Blechpakets 10, welches insbesondere ein Statorkern sein kann. Insbesondere wird beispielsweise bei dem Backlack-Verfahren während des Backvorgangs das Blechpaket 10 ebenfalls erwärmt und im Anschluss daran erfolgt das Eindippen 18 des bereits erwärmten Blechpakets 10 in das Kunststoffpulver 14. Mit anderen Worten kann insbesondere vorgesehen sein, dass zwischenschrittslos direkt nach dem Backen des Blechpakets 10 das bereits durch das Backen erwärmte Blechpaket 10 in das Kunststoffpulver 14 eingetaucht wird. Insbesondere entfallen somit Zwischenschritte, sodass aufwandsreduziert die Isolationsschicht 12 hergestellt werden kann.
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Es erfolgt das Eindippen 18 des Blechpakets 10 in das Kunststoffpulver 14, wobei eine Tiefe gemäß der Isolationsvorgabe genutzt wird. Die Eintauchtiefe ist einstellbar und damit ist eine Überdeckung durch die Isolation beziehungsweise durch die Form des Pulvervorrats als Grundform der Isolierung möglich. Es erfolgt das lokale Aufschmelzen 16 des Kunststoffpulvers 14 durch die eingebrachte Wärme des Blechpakets 10 direkt am Blechpaket 10 und die Anhaftung. Eine Eintauchdauer und damit der Wärmeeintrag ist einstellbar und damit auch die Isolationsschichtdicke. Es erfolgt das Anheben 20 des Blechpakets 10 aus dem Kunststoffpulver 14. Das Kunststoffpulver 14, insbesondere als Schmelze, härtet aus und isoliert das Blechpaket 10.
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Insbesondere kann der Isolierungsschritt des Powder-Coat-Verfahrens direkt nach dem Backlack-Prozess integriert werden. Dadurch ist der Stator zum Ausbacken bereits erwärmt und diese Wärmeenergie kann zur Isolierung mit genutzt werden. Eine AushärteTemperatur beim Backlack-Verfahren liegt auch im Bereich von ungefähr 180 Grad bis 200 Grad Celsius. Somit kann das durch das „Backen“ bereits erwärmte Blechpaket 10 direkt im Anschluss in das Kunststoffpulver 14 gedippt werden, wodurch kein zusätzliches Erwärmen und somit keine zusätzliche Wärmeenergie erforderlich ist.
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Die Gestaltung der Backwerkzeuge, sodass die Funktionalitäten des Powder-Coat mitintegriert sind, ist ebenfalls möglich. Beispielsweise kann nur an definierten Stellen des Blechpakets 10 das Kunststoffpulver 14 appliziert werden. Dadurch ist es ermöglicht, dass kein separates Powder-Coat-Werkzeug erforderlich ist.
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Insbesondere ist es somit ermöglicht, dass das Pulver nicht an allen Bereichen des Blechpakets 10 aufgebracht werden muss. Beispielsweise kann das Aufbringen des Kunststoffpulvers 14 in vordefinierten Formen über eine Folie realisiert werden, auf der das Kunststoffpulver 14 vorfixiert ist und die dann das Kunststoffpulver 14 in der gewünschten Form beim Auflegen auf den Stator überträgt und sich dort aufschmilzt, wobei die Folie vorteilhaft nicht mitschmilzt, da diese beispielsweise eine wesentlich höhere Schmelztemperatur aufweist und sich mit der Schmelze des Kunststoffpulvers 14 auch nicht gut verbindet, sodass diese nach der Übertragung auch einfach wieder abgezogen werden kann. Alternativ kann auch ein gezieltes Aufsprühen des Kunststoffpulvers 14 an diese Stellen realisiert werden.
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Insgesamt zeigt die Erfindung einen Powder-Coat als Isolation des Blechpakets 10.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Blechpaket
- 12
- Isolationsschicht
- 14
- Kunststoffpulver
- 16
- Aufschmelzen
- 18
- Eindippen
- 20
- Anheben
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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