DE102019121813A1 - Method for producing an electrical sheet metal lamella with locally different magnetic and mechanical material properties as an active part of electrical machines, electrical sheet metal lamella, active part and electrical machine - Google Patents

Method for producing an electrical sheet metal lamella with locally different magnetic and mechanical material properties as an active part of electrical machines, electrical sheet metal lamella, active part and electrical machine Download PDF

Info

Publication number
DE102019121813A1
DE102019121813A1 DE102019121813.6A DE102019121813A DE102019121813A1 DE 102019121813 A1 DE102019121813 A1 DE 102019121813A1 DE 102019121813 A DE102019121813 A DE 102019121813A DE 102019121813 A1 DE102019121813 A1 DE 102019121813A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrical
sheet metal
lamella
active part
blank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019121813.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Matthias Dorfner
Korbinian König-Petermaier
Norman Borchardt
Thomas Becker
Robert Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102019121813.6A priority Critical patent/DE102019121813A1/en
Publication of DE102019121813A1 publication Critical patent/DE102019121813A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/04—Stamping using rigid devices or tools for dimpling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1294—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a localized treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0233—Manufacturing of magnetic circuits made from sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D31/00—Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
    • B21D31/06—Deforming sheet metal, tubes or profiles by sequential impacts, e.g. hammering, beating, peen forming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2261/00—Machining or cutting being involved

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Elektroblechlamelle (1) für ein Blechpaket eines Aktivteils einer elektrischen Maschine, wobei bei dem Verfahren:- ein Elektroblechlamellenrohling (4) bereitgestellt wird, und- der Elektroblechlamellenrohling (4) in identifizierten, kritischen Bereichen (9) kaltverfestigt wird, welche im Betrieb der elektrischen Maschine einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind und Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse einer magnetfelderzeugenden Komponente (6) der elektrischen Maschine ausbilden,- wobei durch das Kaltverfestigen in diesen identifizierten Bereichen (9) eine mechanische Festigkeit der Elektroblechlamelle (1) zum Standhalten gegenüber der mechanischen Beanspruchung lokal erhöht wird und magnetische Eigenschaften der Elektroblechlamelle (1) zum Beeinflussen der magnetischen Streuflusspfade lokal modifiziert werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Elektroblechlamelle (1), ein Aktivteil sowie eine elektrische Maschine.The invention relates to a method for producing an electrical laminate (1) for a laminated core of an active part of an electrical machine, with the method: - an electrical laminate blank (4) is provided, and - the electrical laminate blank (4) in identified, critical areas (9) is work-hardened, which are exposed to mechanical stress during operation of the electrical machine and form leakage flux paths for magnetic leakage fluxes of a magnetic field-generating component (6) of the electrical machine, - with the mechanical strength of the electrical sheet metal lamella (1) due to the work-hardening in these identified areas (9) to withstand the mechanical stress is increased locally and the magnetic properties of the electrical steel lamella (1) are locally modified to influence the magnetic stray flux paths. The invention also relates to an electrical steel lamella (1), an active part and an electrical machine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Elektroblechlamelle für ein Blechpaket eines Aktivteils einer elektrischen Maschine. Die Erfindung betrifft außerdem eine Elektroblechlamelle, ein Aktivteil sowie eine elektrische Maschine.The invention relates to a method for producing an electrical laminate for a laminated core of an active part of an electrical machine. The invention also relates to an electrical sheet metal lamella, an active part and an electrical machine.

Vorliegend richtet sich das Interesse auf elektrische Maschinen, welche beispielsweise als Antriebsmaschinen für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, also Elektro- oder Hybridfahrzeuge, eingesetzt werden können. Elektrische Maschinen können beispielsweise rotatorisch arbeitende elektrische Maschinen bzw. Rotationsmaschinen sein und ein erstes Aktivteil in Form von einem ortsfest gelagerten Stator sowie ein zweites Aktivteil in Form von einem bezüglich des Stators drehbar gelagerten Rotor aufweisen. Sowohl der Rotor als auch der Stator können Blechpakete aufweisen, welche zum Leiten eines magnetischen Flusses einer magnetfelderzeugenden Komponente, beispielsweise einer Spule bzw. Wicklung oder eines Permanentmagneten, ausgelegt sind.In the present case, the interest is directed towards electrical machines, which can be used, for example, as drive machines for electrically drivable motor vehicles, that is to say electric or hybrid vehicles. Electrical machines can be, for example, rotating electrical machines or rotating machines and have a first active part in the form of a stationary stator and a second active part in the form of a rotor that is rotatably mounted with respect to the stator. Both the rotor and the stator can have laminated cores, which are designed to conduct a magnetic flux of a component that generates a magnetic field, for example a coil or winding or a permanent magnet.

Die Blechpakete bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von axial gestapelten, magnetisch leitfähigen Elektroblechlamellen. Eine magnetische Permeabilität einer Elektroblechlamelle ist dabei isotrop oder aufgrund eines Herstellungsprozesses anisotrop und soll zur bestmöglichen magnetischen Ausnutzung der Elektroblechlamelle maximal sein. Aufgrund dieser guten magnetischen Leitfähigkeit der Elektroblechlamelle kann es jedoch vorkommen, dass mancherorts Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse in der Elektroblechlamelle gebildet werden. Magnetische Streuflüsse beeinflussen ein Betriebsverhalten der elektrischen Maschine negativ, beispielsweise ihre Verlustleistung sowie ihr Drehmoment. Um einen Beitrag bzw. Effekt der Streuflüsse zu minimieren, werden Abmessungen von lokalen Bereichen der Elektroblechlamelle, welche die Streuflusspfade ausbilden, minimiert. Dies ist jedoch aufgrund der mechanischen Belastung des Blechpakets im Betrieb der elektrischen Maschine, insbesondere des sich drehenden Rotors, nur bedingt möglich.The laminated cores usually consist of a large number of axially stacked, magnetically conductive electrical laminations. A magnetic permeability of an electrical steel lamella is isotropic or anisotropic due to a manufacturing process and should be maximum for the best possible magnetic utilization of the electrical steel lamella. Due to this good magnetic conductivity of the electrical steel lamella, however, it can happen that stray flux paths for magnetic stray fluxes are formed in the electrical steel lamella in some places. Stray magnetic fluxes have a negative impact on the operating behavior of the electrical machine, for example its power loss and its torque. In order to minimize a contribution or effect of the leakage flux, the dimensions of local areas of the electrical steel lamella, which form the leakage flux paths, are minimized. However, this is only possible to a limited extent due to the mechanical stress on the laminated core during operation of the electrical machine, in particular of the rotating rotor.

Die WO 2016/066 270 A1 offenbart dazu ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor aus wenigstens einer Elektroblechlamelle aufgebaut wird und wenigstens eine Elektroblechlamelle bereichsweise thermisch behandelt wird, um dessen magnetische Permeabilität gezielt im behandelten Bereich zu modifizieren. Zum behandelten Bereich benachbarte Rotorabschnitte werden während der thermischen Behandlung gekühlt.The WO 2016/066 270 A1 discloses a method for producing a rotor for an electrical machine, the rotor being constructed from at least one electrical laminate and at least one electrical laminate being thermally treated in areas in order to modify its magnetic permeability in a targeted manner in the treated area. Rotor sections adjacent to the treated area are cooled during the thermal treatment.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative, besonders einfach realisierbare Lösung zur Herstellung eines mechanisch stabilen Blechpakets mit minimierten Streuflusspfaden bereitzustellen.It is the object of the present invention to provide an alternative, particularly easy to implement solution for producing a mechanically stable laminated core with minimized stray flux paths.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen einer Elektroblechlamelle, eine Elektroblechlamelle, ein Aktivteil sowie eine elektrische Maschine gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.According to the invention, this object is achieved by a method for producing an electrical steel lamella, an electrical steel lamella, an active part and an electrical machine. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen einer Elektroblechlamelle bzw. einer Blechlamelle für ein Blechpaket eines Aktivteils einer elektrischen Maschine. Bei dem Verfahren wird ein Elektroblechlamellenrohling bereitgestellt. Der Elektroblechlamellenrohling wird in identifizierten, kritischen Bereichen, welche im Betrieb der elektrischen Maschine einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind und Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse einer magnetfelderzeugenden Komponente der elektrischen Maschine ausbilden, kaltverfestigt. Durch das Kaltverfestigen in diesen kritischen Bereichen des Elektroblechlamellenrohlings wird eine mechanische Festigkeit der Elektroblechlamelle zum Standhalten gegenüber der mechanischen Beanspruchung lokal erhöht und magnetische Eigenschaften der Elektroblechlamelle werden zum Beeinflussen der magnetischen Streuflusspfade lokal modifiziert.A method according to the invention is used to produce an electrical sheet metal lamella or a sheet metal lamella for a laminated core of an active part of an electrical machine. In the method, an electrical steel lamination blank is provided. The electrical sheet metal lamella blank is cold-hardened in identified, critical areas which are exposed to mechanical stress during operation of the electrical machine and which form stray flux paths for magnetic stray fluxes of a component of the electrical machine that generates a magnetic field. By strain hardening in these critical areas of the electrical steel lamella blank, a mechanical strength of the electrical steel lamella is locally increased to withstand the mechanical stress and magnetic properties of the electrical steel lamella are locally modified to influence the magnetic stray flux paths.

Zur Erfindung gehört außerdem eine Elektroblechlamelle bzw. eine Blechlamelle, welche durch ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine Ausführungsform davon hergestellt ist. Die Elektroblechlamelle ist dabei in identifizierten kritischen Bereichen, welche im Betrieb der elektrischen Maschine einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind und Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse der magnetfelderzeugenden Komponente ausbilden, kaltverfestigt. Durch die kaltverfestigten Bereiche weist die Elektroblechlamelle in diesen identifizierten, kritischen Bereichen eine lokal erhöhte mechanische Festigkeit zum Standhalten gegenüber der mechanischen Belastung und lokal modifizierte magnetische Eigenschaften zum Beeinflussen der magnetischen Streuflusspfade auf.The invention also includes an electrical sheet metal lamella or a sheet metal lamella which is produced by a method according to the invention or an embodiment thereof. The electrical steel lamella is work hardened in identified critical areas which are exposed to mechanical stress during operation of the electrical machine and which form stray flux paths for magnetic stray fluxes of the magnetic field-generating component. As a result of the work-hardened areas, the electrical steel lamella has a locally increased mechanical strength in these identified, critical areas to withstand the mechanical load and locally modified magnetic properties to influence the magnetic leakage flux paths.

Aus den Elektroblechlamellen kann, beispielsweise durch Stanzpaketieren, ein Blechpaket gefertigt werden. Dazu können die Elektroblechlamellen axial gestapelt und miteinander verbunden werden. Ein solches Blechpaket kann in zumindest einem Aktivteil einer elektrischen Maschine, beispielsweise einem Stator und/oder Rotor einer rotatorisch arbeitenden elektrischen Maschine bzw. Rotationsmaschine, verwendet werden. Ebenso ist die Verwendung in Aktivteilen einer translatorisch arbeitenden elektrischen Maschine möglich. Das Blechpaket ist zum Führen bzw. Leiten eines magnetischen Flusses einer magnetfelderzeugenden Komponente und insbesondere auch zum Halten der magnetfelderzeugenden Komponente ausgebildet. Das Blechpaket des Stators ist beispielsweise dazu ausgelegt, eine magnetfelderzeugende Komponente in Form von einer Anordnung aus mehreren bestrombaren Statorwicklungen zu tragen. Das Blechpaket des Rotors ist dazu ausgelegt, im Falle einer fremderregten elektrischen Maschine als die magnetfelderzeugende Komponente eine Anordnung aus bestrombaren Rotorwicklungen zu tragen und im Falle einer permanenterregten elektrischen Maschine als die magnetfelderzeugende Komponente eine Permanentmagnetanordnung zu tragen.A laminated core can be produced from the electrical laminations, for example by means of a punch packet. For this purpose, the electrical laminations can be stacked axially and connected to one another. Such a laminated core can be used in at least one active part of an electrical machine, for example a stator and / or rotor of a rotating electrical machine or rotating machine. It can also be used in active parts of an electrical machine operating in a translatory manner. The Laminated core is designed to guide or guide a magnetic flux of a component that generates a magnetic field and, in particular, also to hold the component that generates a magnetic field. The laminated core of the stator is designed, for example, to carry a component that generates a magnetic field in the form of an arrangement of several stator windings that can be energized. The laminated core of the rotor is designed to carry an arrangement of energizable rotor windings as the component generating the magnetic field in the case of a separately excited electrical machine and to carry a permanent magnet arrangement as the magnetic field generating component in the case of a permanently excited electrical machine.

Eine Form des Blechpakets und damit eine Form einer Elektroblechlamelle werden durch das Aktivteil selbst sowie durch die Bauform der elektrischen Maschine vorgegeben. Die elektrische Maschine kann beispielsweise eine Innenläufer-Maschine sein, bei welcher der Rotor innerhalb des Stators drehbar gelagert ist. In diesem Fall ist das Blechpaket des Stators hohlzylinderförmig ausgebildet und weist an einer einem Luftspalt zwischen Rotor und Stator zugewandten Innenseite eine Vielzahl von Nuten zum Aufnehmen der Statorwicklungen auf. Die Elektroblechlamellen für den Stator sind also ringförmig mit einem zahnkranzförmigen Innenrand ausgebildet. Das Rotor-Blechpaket ist insbesondere ebenfalls hohlzylinderförmig ausgebildet und weist eine einer Rotationsachse zugewandte Innenseite und eine dem Luftspalt zugewandte Außenseite auf. Die Innenseite des Rotor-Blechpakets umschließt eine sich axial entlang der Rotationsachse erstreckende Rotorwelle, welche somit drehfest mit dem Rotor verbunden ist. Somit sind die Elektroblechlamellen für den Rotor ringförmig ausgebildet und weisen beispielsweise einen kreisförmigen Innenrand und einen kreisförmigen Außenrand auf.A shape of the laminated core and thus a shape of an electrical laminate are specified by the active part itself and by the design of the electrical machine. The electrical machine can be, for example, an internal rotor machine in which the rotor is rotatably mounted within the stator. In this case, the laminated core of the stator is designed in the shape of a hollow cylinder and has a large number of grooves for receiving the stator windings on an inner side facing an air gap between the rotor and the stator. The electrical laminations for the stator are thus designed in a ring shape with an inner edge in the form of a toothed ring. The laminated rotor core is in particular also designed in the shape of a hollow cylinder and has an inside facing an axis of rotation and an outside facing the air gap. The inside of the laminated rotor core encloses a rotor shaft which extends axially along the axis of rotation and is thus connected to the rotor in a rotationally fixed manner. Thus, the electrical steel laminations for the rotor are annular and have, for example, a circular inner edge and a circular outer edge.

Zum Herstellen einer Elektroblechlamelle wird zunächst der Elektroblechlamellenrohling bereitgestellt. Der Elektroblechlamellenrohling ist aus einem metallischen Material, beispielsweise einem Elektroblech bzw. Elektroband, gebildet und weist insbesondere eine homogene magnetische Leitfähigkeit bzw. Permeabilität auf. Das Elektroblech ist insbesondere mit einem Isolator beschichtet, durch welchen im gestapelten Zustand der Elektroblechlamellen Kurzschlüsse zwischen den Elektroblechlamellen vermieden werden können. Der Isolator kann ein Lack, beispielsweise ein sogenannter Backlack, sein. Der Elektroblechlamellenrohling kann bereits geformt, beispielsweise gestanzt, sein, und die Form der Elektroblechlamelle aufweisen. Auch kann die Formgebung der Elektroblechlamelle in einem gemeinsamen Verfahrensschritt mit der Kaltverfestigung durchgeführt werden.To produce an electrical steel lamella, the electrical steel lamella blank is first provided. The electrical sheet metal lamella blank is formed from a metallic material, for example electrical sheet metal or electrical steel, and in particular has a homogeneous magnetic conductivity or permeability. The electrical steel is coated in particular with an insulator, by means of which short circuits between the electrical steel lamellas can be avoided in the stacked state of the electrical steel lamellas. The insulator can be a lacquer, for example a so-called back lacquer. The electrical steel lamella blank can already be shaped, for example punched, and have the shape of the electrical steel lamella. The shaping of the electrical steel lamella can also be carried out in a joint process step with the work hardening.

Vor dem Kaltverfestigen werden diejenigen Bereiche identifiziert, welche bei der späteren Verwendung der Elektroblechlamelle in der elektrischen Maschine der mechanischen Belastung und den magnetischen Streuflüssen ausgesetzt sind. Die mechanische Belastung kann bei einem Rotor-Blechpaket beispielsweise aus dem Rotieren bzw. Drehen des Rotors mit hohen Drehzahlen resultieren. Auch kann die mechanische Belastung der Blechpakete aus Schwingungen resultieren, welchen die als Antriebsmaschine für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug verwendete elektrische Maschine ausgesetzt ist. Die Streuflüsse, welche unerwünschte Komponenten des von der magnetfelderzeugenden Komponente erzeugten magnetischen Flusses sind, können eine nutzdrehmomenterzeugende Grundharmonische einer magnetischen Luftspaltflussdichte im Luftspalt mit Oberwellen überlagern und dadurch das Drehmoment der elektrischen Maschine negativ beeinflussen. Außerdem werden durch die Streuflüsse zusätzliche Verluste in den Aktivteilen generiert. Die kritischen Bereiche befinden sich insbesondere benachbart zu Aufnahmebereichen der Elektroblechlamelle für die magnetfelderzeugende Komponente. Solche Aufnahmebereiche können beispielsweise Nuten für Wicklungen oder Kavitäten für Permanentmagnete sein.Before the work hardening, those areas are identified which are exposed to mechanical stress and magnetic leakage fluxes when the electrical steel lamella is later used in the electrical machine. In the case of a laminated rotor core, the mechanical load can result, for example, from rotating or rotating the rotor at high speeds. The mechanical loading of the laminated cores can also result from vibrations to which the electrical machine used as a drive machine for an electrically drivable motor vehicle is exposed. The stray fluxes, which are undesirable components of the magnetic flux generated by the magnetic field-generating component, can superimpose a useful torque generating fundamental harmonic of a magnetic air gap flux density in the air gap with harmonics and thereby negatively influence the torque of the electrical machine. In addition, the leakage flux generates additional losses in the active parts. The critical areas are located in particular adjacent to receiving areas of the electrical sheet metal lamella for the magnetic field-generating component. Such receiving areas can be, for example, grooves for windings or cavities for permanent magnets.

Dabei kann es sein, dass diejenigen Bereiche der Elektroblechlamelle, welche die Streuflusspfade ausbilden, jedoch nicht entfernt oder beliebig verkleinert werden können, da sie aus Stabilitätsgründen notwendig sind. Daher werden diese Bereiche kaltverfestigt, um in diesen Bereichen gleichzeitig die mechanische Stabilität zu erhöhen als auch die magnetischen Eigenschaften zu verschlechtern. Beim Kaltverfestigen wird das Material des Elektroblechlamellenrohlings lokal unterhalb seine Rekristallisationstemperatur plastisch umgeformt, wodurch die Werkstofffestigkeit ansteigt. Durch die plastische Umformung wird insbesondere in diesen kritischen Bereichen zumindest teilweise das Material des Elektroblechlamellenrohlings verdrängt, sodass dort magnetische Flussbarrieren gebildet werden. Diese Flussbarrieren weisen eine zu den anderen, unkritischen Bereichen der Elektroblechlamelle reduzierte magnetische Permeabilität bzw. erhöhte magnetische Reluktanz auf. Über die mit diesen Flussbarrieren versehenen kritischen Bereiche wird der magnetische Streufluss nicht oder nur kaum geführt. Die magnetischen Eigenschaften werden also in den kritischen Bereichen dahingehend modifiziert, dass die magnetische Leitfähigkeit verringert bzw. der magnetische Widerstand in den kritischen Bereichen erhöht wird.It may be the case that those areas of the electrical steel lamella that form the leakage flux paths cannot be removed or reduced as desired, since they are necessary for reasons of stability. Therefore, these areas are work-hardened in order to simultaneously increase the mechanical stability in these areas and to worsen the magnetic properties. During work hardening, the material of the electrical steel lamellar blank is locally plastically deformed below its recrystallization temperature, which increases the material strength. As a result of the plastic deformation, the material of the electrical sheet metal lamella blank is at least partially displaced, particularly in these critical areas, so that magnetic flux barriers are formed there. These flux barriers have a reduced magnetic permeability or increased magnetic reluctance compared to the other, uncritical areas of the electrical steel lamella. The magnetic leakage flux is not or only barely guided over the critical areas provided with these flux barriers. The magnetic properties are modified in the critical areas in such a way that the magnetic conductivity is reduced or the magnetic resistance is increased in the critical areas.

Die Kaltverfestigung ist dabei besonders vorteilhaft, da sie gezielt durchgeführt werden kann. So können lokal, also nur in den kritischen Bereichen, die mechanischen und magnetischen Eigenschaften der Elektroblechlamelle verändert werden, ohne die unkritischen Bereiche, insbesondere deren magnetischen Eigenschaften, negativ zu beeinflussen.Work hardening is particularly advantageous because it can be carried out in a targeted manner. The mechanical and magnetic properties can be applied locally, i.e. only in the critical areas of the electrical steel lamellae can be changed without adversely affecting the non-critical areas, in particular their magnetic properties.

Vorzugsweise werden aus dem Elektroblechlamellenrohling Kavitäten zum Aufnehmen einer magnetfelderzeugenden Komponente in Form von einer Permanentmagnetanordnung herausgetrennt, insbesondere ausgestanzt, und an die Kavitäten angrenzende Teilbereiche des Elektroblechlamellenrohlings werden als die kritischen Bereiche identifiziert und kaltverfestigt. Die Elektroblechlamelle weist also Kavitäten zum Aufnehmen der magnetfelderzeugenden Komponente in Form von der Permanentmagnetanordnung auf. An die Kavitäten angrenzende Teilbereiche des Elektroblechlamellenrohlings sind als die kritischen Bereiche identifiziert und kaltverfestigt. Diese Ausführungsform betrifft insbesondere eine Elektroblechlamelle für ein Rotor-Blechpaket einer permanenterregten elektrischen Maschine. Die Elektroblechlamelle weist zumindest zwei Polsegmente auf, wobei pro Polsegment zumindest eine Kavität in der Elektroblechlamelle angeordnet ist. Die Kavitäten sind insbesondere umfangsseitig geschlossene Aufnahmetaschen für die Permanentmagnete. Die Kavitäten können beispielsweise tangential und/oder radial zu einer Längsachse der Elektroblechlamelle orientiert sein. Das Heraustrennen der Kavitäten kann vor oder nach dem Kaltverfestigen der identifizierten Bereiche durchgeführt werden. Bevorzugt werden das Heraustrennen der Kavitäten und das Kaltverfestigen der identifizierten Bereiche in einem Verfahrensschritt mittels eines Stanz- und Kaltverfestigungswerkzeugs durchgeführt. Zusätzlich kann in diesem einen Verfahrensschritt auch die Formgebung der Elektroblechlamelle, beispielsweise durch Ausstanzen des Elektroblechlamellenrohlings aus dem Elektroblech, erfolgen.Preferably, cavities for receiving a magnetic field-generating component in the form of a permanent magnet arrangement are cut out, in particular punched, from the electrical steel lamella blank, and subregions of the electrical steel lamellae blank adjoining the cavities are identified as the critical areas and work hardened. The electrical sheet metal lamella thus has cavities for receiving the magnetic field-generating component in the form of the permanent magnet arrangement. Sub-areas of the electrical steel lamellar blank adjoining the cavities are identified as the critical areas and work-hardened. This embodiment relates in particular to an electrical lamination for a laminated rotor core of a permanently excited electrical machine. The electrical steel lamella has at least two pole segments, at least one cavity being arranged in the electrical steel lamella per pole segment. The cavities are in particular receiving pockets closed on the periphery for the permanent magnets. The cavities can, for example, be oriented tangentially and / or radially to a longitudinal axis of the electrical steel lamella. The cavities can be separated out before or after the strain hardening of the identified areas. The cutting out of the cavities and the work hardening of the identified areas are preferably carried out in one process step by means of a punching and work hardening tool. In addition, the shaping of the electrical steel lamella can also take place in this one method step, for example by punching the electrical steel lamella blank out of the electrical steel sheet.

Insbesondere an Rändern der Permanentmagnete, welche in den Kavitäten angeordnet sind, können Streuflüsse auftreten. Um zu verhindern, dass diese Streuflüsse einen negativen Effekt für das Verhalten der elektrischen Maschine haben und beispielsweise zur Luftspaltflussdichte beitragen, werden diese Teilbereiche des Elektroblechlamellenrohlings, welche benachbart zu den Rändern der Magnete sind, kaltverfestigt. Dies sind insbesondere auch Bereiche, welche im Betrieb der elektrischen Maschine der mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind.Stray fluxes can occur in particular at the edges of the permanent magnets which are arranged in the cavities. In order to prevent these leakage fluxes from having a negative effect on the behavior of the electrical machine and, for example, contributing to the air gap flux density, these subregions of the electrical steel lamellae blank, which are adjacent to the edges of the magnets, are work-hardened. In particular, these are also areas which are exposed to mechanical stress during operation of the electrical machine.

Beispielsweise wird ein Randsteg, welcher zwischen einer Kavität und einem Außenrand der Elektroblechlamelle ausgebildet wird, zumindest teilweise als kritischer Bereich identifiziert und kaltverfestigt. Die Elektroblechlamelle weist also einen Randsteg auf, welcher zwischen einer Kavität und dem Außenrand der Elektroblechlamelle ausgebildet ist und welcher zumindest teilweise als kritischer Bereich identifiziert und kaltverfestigt ist. Die Randstege liegen bei einer Elektroblechlamelle für ein Rotor-Blechpaket radial zwischen der Kavität und dem Außenrand der Elektroblechlamelle und werden während der Rotation des Rotors mit einer radial nach außen gerichteten Kraft beaufschlagt. Insbesondere an Rändern eines solchen Randstegs, welche an Rändern des Polsegments liegen, können zudem Streuflüsse auftreten und in unerwünschter Weise zur Luftspaltflussdichte beitragen. Um dies zu verhindern, werden die Randstege zumindest teilweise kaltverfestigt.For example, an edge web which is formed between a cavity and an outer edge of the electrical steel lamella is at least partially identified as a critical area and work hardened. The electrical steel lamella thus has an edge web which is formed between a cavity and the outer edge of the electrical steel lamella and which is at least partially identified as a critical area and is work-hardened. In the case of an electrical laminate for a laminated rotor core, the edge webs lie radially between the cavity and the outer edge of the electrical laminate and are acted upon by a force directed radially outward during the rotation of the rotor. In particular, at the edges of such an edge web, which are located at the edges of the pole segment, stray fluxes can also occur and contribute in an undesirable manner to the air gap flux density. To prevent this, the edge webs are at least partially cold-hardened.

Auch kann vorgesehen sein, dass aus dem Elektroblechlamellenrohling jeweils zwei Kavitäten V-förmig herausgetrennt werden, wobei ein zwischen den Kavitäten gebildeter Mittelsteg zumindest teilweise als ein kritischer Bereich identifiziert wird. Insbesondere sind pro Polsegment zumindest zwei Kavitäten V-förmig angeordnet. Die Blechlamelle weist also jeweils zwei V-förmig angeordnete Kavitäten auf, wobei ein zwischen den Kavitäten gebildeter Mittelsteg zumindest teilweise als ein kritischer Bereich identifiziert und kaltverfestigt ist. Beispielsweise können die Kavitäten tangential bezüglich der Rotationsachse orientiert sein, also horizontal zueinander angeordnet sein. Hier beträgt der Winkel der V-Anordnung beispielsweise 180°. Auch kann die V-Anordnung der Magnete einen Winkel von kleiner 180° aufweisen. Zwischen den Kavitäten wird der Mittelsteg gebildet. Im Falle der horizontalen V-Anordnung mit einem Winkel von 180° weisen der Mittelsteg und damit der kritische Bereich eine rechteckige Form auf. Im Falle der V-Anordnung mit einem Winkel kleiner 180° weisen der Mittelsteg und damit der kritische Bereich eine keilförmige bzw. dreieckige Form auf. Dieser Mittelsteg wird zumindest teilweise kaltverfestigt.It can also be provided that two cavities in each case are cut out in a V-shape from the electrical steel lamellar blank, a central web formed between the cavities being at least partially identified as a critical area. In particular, at least two cavities are arranged in a V-shape per pole segment. The sheet metal lamella thus each has two cavities arranged in a V-shape, a central web formed between the cavities being at least partially identified as a critical area and being work hardened. For example, the cavities can be oriented tangentially with respect to the axis of rotation, that is to say arranged horizontally to one another. Here, the angle of the V arrangement is 180 °, for example. The V arrangement of the magnets can also have an angle of less than 180 °. The central bar is formed between the cavities. In the case of the horizontal V-arrangement with an angle of 180 °, the central web and thus the critical area have a rectangular shape. In the case of the V arrangement with an angle of less than 180 °, the central web and thus the critical area have a wedge-shaped or triangular shape. This central web is at least partially work-hardened.

Beispielsweise können zum Kaltverfestigen die identifizierten Bereiche des Elektroblechlamellenrohlings kugelstrahlverfestigt werden. Beim Kugelstrahlverfestigen wird eine Oberfläche des Elektroblechlamellenrohlings mit kugelartigem Strahlmittel, beispielsweise Strahlkorn, bearbeitet. Dabei wird das Strahlmittel mit hoher Geschwindigkeit gegen eine Oberfläche des Elektroblechlamellenrohlings in den identifizierten kritischen Bereichen geschleudert. Auch kann vorgesehen sein, dass die identifizierten Bereiche des Elektroblechlamellenrohlings zum Kaltverfestigen hochfrequenzgehämmert werden. Dabei wird die Oberfläche in diesen identifizierten Bereichen mittels eines Hammerwerkzeugs bearbeitet. Durch Oberflächenbehandlungen wie das Kugelstrahlverfestigen oder das Hochfrequenzhämmern werden künstlich Fehler bzw. Fehlstellen in ein Atomgottes des Materials des Elektroblechlamellenrohlings eingebracht, welche einerseits die mechanische Festigkeit erhöhen und andererseits die magnetischen Eigenschaften verschlechtern.For example, the identified areas of the electrical sheet metal lamella blank can be peened for work hardening. In shot peening, a surface of the electrical steel lamellar blank is processed with a spherical blasting agent, for example blasting grain. The abrasive is thrown at high speed against a surface of the electrical steel lamellae blank in the identified critical areas. It can also be provided that the identified areas of the electrical steel lamellar blank are hammered at high frequency for work hardening. The surface in these identified areas is machined using a hammer tool. Surface treatments such as shot peening or high-frequency hammering artificially introduce defects or flaws into an atomic god of the material of the electrical steel lamellar blank, which on the one hand increase the mechanical strength and on the other hand worsen the magnetic properties.

Besonders bevorzugt wird jedoch zum Kaltverfestigen jeweils eine Prägung mittels eines Prägestempels bzw. einer Patrize in die identifizierten Bereiche des Elektroblechlamellenrohlings eingestempelt. Die Elektroblechlamelle weist also in dem kritischen Bereich jeweils eine Prägung auf. Eine Außenform der Prägung ist dabei insbesondere abhängig von der Form des kritischen Bereiches. Beispielsweise kann die Prägung eine dreieckförmige Außenform aufweisen, wenn sie in den Mittelsteg zwischen zwei V-förmig angeordneten Kavitäten eingestempelt wird. Beim Prägen wird zumindest eine Vertiefung auf eine Seite des Elektroblechlamellenrohlings eingebracht, welche auf der anderen Seite des Elektroblechlamellenrohlings als reliefartige Erhöhung auftreten kann. Beim Stapeln der Elektroblechlamellen können die Erhöhungen einer Elektroblechlamelle in der Vertiefung einer benachbarten Elektroblechlamelle angeordnet werden. Die Prägungen können somit auch zum Paketieren der Elektroblechlamellen verwendet werden. Darüber hinaus kann das Prägen gemeinsam mit dem Stanzen des Elektroblechlamellenrohlings durchgeführt werden. Außerdem kann durch das Prägen eine besonders schonende Kaltverfestigung, insbesondere ohne Schädigen der isolierenden Beschichtung der Elektroblechlamelle, durchgeführt werden.Particularly preferably, however, an embossing is stamped in each case by means of an embossing punch or a male mold into the identified areas of the electrical steel lamellar blank for cold hardening. The electrical steel lamella thus has an embossing in each of the critical areas. An outer shape of the embossing is particularly dependent on the shape of the critical area. For example, the embossing can have a triangular outer shape if it is stamped into the central web between two cavities arranged in a V-shape. During the embossing, at least one depression is made on one side of the electrical steel lamella blank, which can appear as a relief-like elevation on the other side of the electrical steel lamella blank. When stacking the electrical steel lamellas, the elevations of one electrical steel lamella can be arranged in the recess of an adjacent electrical steel lamella. The embossing can therefore also be used to package the electrical steel lamellas. In addition, the embossing can be carried out together with the punching of the electrical steel lamination blank. In addition, particularly gentle strain hardening can be carried out by the embossing, in particular without damaging the insulating coating of the electrical steel lamella.

Dabei kann als die Prägung eine Anordnung aus einer Vielzahl von Vertiefungen mittels eines, eine Vielzahl von Erhebungen aufweisenden Prägestempels eingestempelt werden. Die Vertiefungen sind dellenartig, beispielsweise als Mikrosacklöcher, ausgebildet. Dazu kann der Prägestempel beispielsweise eine Vielzahl von nagelbrettartigen Mikrosäulen aufweisen. Diese Ausführungsform weist den Vorteil minimaler Volumenverdrängung des Materials des Elektroblechlamellenrohlings auf. In this case, an arrangement of a plurality of depressions can be stamped in as the embossing by means of an embossing stamp having a plurality of elevations. The depressions are formed like dents, for example as micro-blind holes. For this purpose, the embossing stamp can, for example, have a multiplicity of nail board-like micro-columns. This embodiment has the advantage of minimal volume displacement of the material of the electrical steel lamellae blank.

Auch kann als die Prägung eine vorbestimmte geometrische Fläche bzw. eine vollflächige geometrische Figur, deren Form von einer Form des identifizierten Bereiches des Elektroblechlamellenrohlings abhängig ist, eingestempelt werden. Beispielsweise kann als die geometrische Fläche eine dreieckförmige Fläche in den Mittelsteg zwischen den V-förmig angeordneten Kavitäten eingestempelt werden. Ebenso kann als die Prägung eine Sickengruppe eingestempelt werden. Die Sickengruppe wird insbesondere durch mehrere streifenförmige Nuten bzw. Sicken in dem identifizierten Bereich gebildet. Der dazugehörige Prägestempel weist eine Vielzahl von stegförmigen Erhebungen auf. Die Sicken können beispielsweise eine Außenkontur bzw. einen Außenrahmen der vorbestimmten geometrischen Fläche ausbilden. Zusätzlich zur Außenkontur kann auch eine Binnenkontur eingestempelt werden. Diese Ausführungsform weist gegenüber einer vollflächigen Figur den Vorteil auf, dass weniger Material des Elektroblechlamellenrohlings verdrängt wird und somit eine höhere mechanische Festigkeit in diesen Bereichen bereitgestellt werden kann.A predetermined geometric surface or a full-surface geometric figure, the shape of which is dependent on a shape of the identified area of the electrical steel lamellar blank, can also be stamped in as the embossing. For example, a triangular surface can be stamped into the center web between the V-shaped cavities as the geometric surface. A bead group can also be stamped in as the embossing. The group of beads is formed in particular by a plurality of strip-shaped grooves or beads in the identified area. The associated die has a large number of web-shaped elevations. The beads can, for example, form an outer contour or an outer frame of the predetermined geometric surface. In addition to the outer contour, an inner contour can also be stamped in. This embodiment has the advantage over a full-surface figure that less material of the electrical sheet metal lamella blank is displaced and thus higher mechanical strength can be provided in these areas.

Zur Erfindung gehört außerdem ein Aktivteil für eine elektrische Maschine, welches ein Blechpaket mit einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Elektroblechlamellen sowie eine von dem Blechpaket gehaltene magnetfelderzeugende Komponente aufweist. Das Aktivteil ist insbesondere als ein Rotor ausgebildet und weist als die magnetfelderzeugende Komponente eine eingebettete Permanentmagnetanordnung auf.The invention also includes an active part for an electrical machine, which has a laminated core with a plurality of electrical laminations according to the invention and a magnetic field-generating component held by the laminated core. The active part is designed in particular as a rotor and has an embedded permanent magnet arrangement as the component that generates the magnetic field.

Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Aktivteil und wird vorzugsweise als Antriebsmaschine für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug eingesetzt. Die elektrische Maschine kann eine Asynchronmaschine (ASM) oder eine Synchronmaschine sein. Die Synchronmaschine kann beispielsweise eine permanenterregte Synchronmaschine (PSM) oder eine fremd- bzw. stromerregte Synchronmaschine (SSM) sein. Die elektrische Maschine kann in Innenläufer-Bauform oder Außenläufer-Bauform gefertigt sein.An electrical machine according to the invention comprises at least one active part according to the invention and is preferably used as a drive machine for an electrically drivable motor vehicle. The electrical machine can be an asynchronous machine (ASM) or a synchronous machine. The synchronous machine can, for example, be a permanent-magnet synchronous machine (PSM) or an externally excited or current-excited synchronous machine (SSM). The electrical machine can be manufactured in an internal rotor design or an external rotor design.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Elektroblechlamelle, für das erfindungsgemäße Aktivteil sowie für die erfindungsgemäße elektrische Maschine.The embodiments presented with reference to the method according to the invention and their advantages apply accordingly to the electrical sheet metal lamella according to the invention, to the active part according to the invention and to the electrical machine according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Elektroblechlamelle; und
  • 2a bis 2d Darstellungen verschiedener Ausführungsformen von Prägungen.
The invention will now be explained in more detail using a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawings. Show it:
  • 1 a schematic representation of an electrical steel lamella; and
  • 2a to 2d Representations of different forms of embossing.

In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.

1 zeigt ein Polsegment einer Elektroblechlamelle 1, welche mit weiteren Elektroblechlamellen 1 zu einem Blechpaket eines Aktivteils einer elektrischen Maschine gestapelt werden kann. Die hier gezeigte Elektroblechlamelle 1 ist insbesondere für ein Aktivteil in Form von einem Rotor einer permanenterregten Innenläufer-Maschine vorgesehen und weist einen Außenrand 2 und einen Innenrand 3 auf. Der Außenrand 2 ist im Betrieb einem Luftspalt zwischen dem Rotor und einem Stator der elektrischen Maschine zugewandt. Der Innenrand 3 ist im Betrieb einer Rotorwelle zugewandt, welche sich entlang einer Rotationsachse des Rotors erstreckt. Die Elektroblechlamelle 1 weist einen Elektroblechlamellenrohling 4 auf, welcher aus einem magnetisch leitfähigen Material ausgebildet ist. Der Elektroblechlamellenrohling 4 kann beispielsweise durch Ausstanzen aus einem Elektroblech ausgebildet werden. 1 shows a pole segment of an electrical laminate 1 , which with further electrical steel lamellas 1 to a laminated core of an active part of a electric machine can be stacked. The electrical steel lamella shown here 1 is intended in particular for an active part in the form of a rotor of a permanently excited internal rotor machine and has an outer edge 2 and an inner edge 3 on. The outer edge 2 faces an air gap between the rotor and a stator of the electrical machine during operation. The inside edge 3 during operation faces a rotor shaft which extends along an axis of rotation of the rotor. The electrical steel lamella 1 has an electrical sheet metal lamella blank 4th on, which is formed from a magnetically conductive material. The electrical steel lamella blank 4th can be formed, for example, by punching out of an electrical sheet.

Die Elektroblechlamelle 1 weist mehrere Kavitäten 5 auf, von welchen hier zwei Kavitäten 5 gezeigt sind. Die Kavitäten 5 sind als Hohlräume in dem Elektroblechlamellenrohling 4 ausgebildet und dienen zum Aufnehmen einer magnetfelderzeugenden Komponente 6, welche im vorliegenden Fall als eine eingebettete Permanentmagnetanordnung ausgebildet ist. Die Kavitäten 5 können beispielsweise aus dem Elektroblechlamellenrohling 4 ausgestanzt werden. Die Kavitäten 5 sind hier V-förmig angeordnet. Zwischen den Kavitäten 5 ist ein Mittelsteg 7 ausgebildet. Zwischen den Kavitäten 5 und dem Außenrand 2 der Elektroblechlamelle 1 sind Randstege 8 ausgebildet.The electrical steel lamella 1 has several cavities 5 on, of which two cavities here 5 are shown. The cavities 5 are as cavities in the electrical sheet metal lamella blank 4th designed and are used to accommodate a magnetic field generating component 6th , which in the present case is designed as an embedded permanent magnet arrangement. The cavities 5 can, for example, from the electrical sheet metal lamella blank 4th be punched out. The cavities 5 are arranged here in a V-shape. Between the cavities 5 is a central web 7th educated. Between the cavities 5 and the outer edge 2 the electrical steel lamella 1 are edge walkways 8th educated.

Hier bilden sowohl der Mittelsteg 7 als auch die Randstege 8 kritische Bereiche 9 der Elektroblechlamelle 1 aus, da sie im Betrieb der elektrischen Maschine einer mechanischen Belastung ausgesetzt sind sowie Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse bilden, welche durch die magnetfelderzeugende Komponente 6 verursacht werden. Um die mechanische Festigkeit bzw. Stabilität in diesen Bereichen 9 zu erhöhen und gleichzeitig die Streuflusspfade durch Verringern der magnetischen Leitfähigkeit des Elektroblechlamellenrohlings 4 in diesen Bereichen 9 zu stören, werden diese Bereiche 9 kaltverfestigt. Bei der hier gezeigten Elektroblechlamelle 1 sind die Bereiche 9 kaltverfestigt, indem sie mit einer Prägung 10 versehen sind. Alternativ oder zusätzlich können die Bereiche 9 kugelstrahlverfestigt und/oder hochfrequenzgehämmert werden. Die Prägung 10 des Mittelstegs 7 weist hier eine Anordnung mit einer dreieckigen Außenform auf, welche aus einer Vielzahl von Vertiefungen 11 besteht. Ebenso weisen die Randstege 8 Vertiefungen 11 als die Prägung 10 auf. Die Vertiefungen 11 können beispielsweise durch einen nagelbrettartigen Prägestempel in die Bereiche 9 eingestempelt werden.Here both form the middle bar 7th as well as the edge walkways 8th critical areas 9 the electrical steel lamella 1 because they are exposed to mechanical stress during operation of the electrical machine and form leakage flux paths for magnetic leakage fluxes which are caused by the magnetic field generating component 6th caused. About the mechanical strength or stability in these areas 9 to increase and at the same time the leakage flux paths by reducing the magnetic conductivity of the electrical steel lamellae blank 4th in these areas 9 to disturb these areas 9 work-hardened. With the electrical sheet metal lamella shown here 1 are the areas 9 work hardened by having an embossing 10 are provided. Alternatively or additionally, the areas 9 peened and / or high frequency hammered. The imprint 10 of the middle bar 7th here has an arrangement with a triangular outer shape, which consists of a plurality of depressions 11 consists. The edge bars also show 8th Indentations 11 than the imprint 10 on. The depressions 11 can for example by a nail board-like stamp in the areas 9 be stamped.

In 2a bis 2d sind unterschiedliche Prägegeometrien für die Prägung 10 im Mittelsteg 7 gezeigt. In 2a ist die Prägung 10 durch eine geometrische Fläche 12, hier durch eine Dreiecksfläche, ausgebildet. Die durch das Prägen in dem Elektroblechlamellenrohling 4 ausgebildete Vertiefung bzw. Einkerbung ist also vollflächig dreieckförmig ausgebildet. Die Prägung 10 gemäß 2b wird aus einer Sickengruppe 13 bestehend aus Sicken 14 gebildet, welche einen dreieckförmigen Rahmen, also Außenkonturen einer geometrischen Figur, ausbilden. In 2c ist ebenfalls eine Sickengruppe 13 gezeigt. Die Sicken 14 bilden hier die Außenkonturen der geometrischen Figur sowie zusätzlich eine Binnenkontur. Die Prägung 10 gemäß 2d besteht aus der Sickengruppe 13 gemäß 2b sowie einer sacklochartigen Vertiefung 15. Die Prägungen 10 gemäß 2b, 2c und 2d weisen gegenüber der Prägung 10 gemäß 2a den Vorteil auf, dass in dem kritischen Bereich 9 weniger Material des Elektroblechlamellenrohlings 2 verdrängt wird und somit eine höhere mechanische Festigkeit bereitgestellt werden kann. Die Außenform der Prägung 10 hängt dabei von der Form des kritischen Bereiches 9 ab und kann beliebig sein.In 2a to 2d are different embossing geometries for the embossing 10 in the middle bar 7th shown. In 2a is the imprint 10 by a geometric surface 12 , here by a triangular surface. The result of the embossing in the electrical steel lamination blank 4th formed recess or notch is thus formed over the entire area triangular. The imprint 10 according to 2 B becomes a group of beads 13 consisting of beads 14th formed, which form a triangular frame, so outer contours of a geometric figure. In 2c is also a bead group 13 shown. The beads 14th here form the outer contours of the geometric figure as well as an inner contour. The imprint 10 according to 2d consists of the bead group 13 according to 2 B as well as a blind hole-like recess 15th . The imprints 10 according to 2 B , 2c and 2d point towards the coinage 10 according to 2a take advantage of that in the critical area 9 less material of the electrical steel lamellae blank 2 is displaced and thus a higher mechanical strength can be provided. The external shape of the embossing 10 depends on the shape of the critical area 9 from and can be anything.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2016/066270 A1 [0004]WO 2016/066270 A1 [0004]

Claims (15)

Verfahren zum Herstellen einer Elektroblechlamelle (1) für ein Blechpaket eines Aktivteils einer elektrischen Maschine, wobei bei dem Verfahren: - ein Elektroblechlamellenrohling (4) bereitgestellt wird, und - der Elektroblechlamellenrohling (4) in identifizierten, kritischen Bereichen (9) kaltverfestigt wird, welche im Betrieb der elektrischen Maschine einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind und Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse einer magnetfelderzeugenden Komponente (6) der elektrischen Maschine ausbilden, - wobei durch das Kaltverfestigen in diesen identifizierten Bereichen (9) eine mechanische Festigkeit der Elektroblechlamelle (1) zum Standhalten gegenüber der mechanischen Beanspruchung lokal erhöht wird und magnetische Eigenschaften der Elektroblechlamelle (1) zum Beeinflussen der magnetischen Streuflusspfade lokal modifiziert werden.Method for producing an electrical sheet metal lamella (1) for a laminated core of an active part of an electrical machine, wherein in the method: - An electrical sheet metal lamella blank (4) is provided, and - The electrical sheet metal lamella blank (4) is cold-hardened in identified, critical areas (9) which are exposed to mechanical stress during operation of the electrical machine and which form stray flux paths for magnetic stray fluxes of a component (6) of the electrical machine that generates a magnetic field, - The work hardening in these identified areas (9) locally increases the mechanical strength of the electrical steel lamella (1) to withstand the mechanical stress and locally modifies the magnetic properties of the electrical steel lamella (1) to influence the magnetic stray flux paths. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kaltverfestigen die identifizierten Bereiche (9) des Elektroblechlamellenrohlings (4) kugelstrahlverfestigt werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the identified areas (9) of the electrical sheet metal lamella blank (4) are shot peened for work hardening. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kaltverfestigen die identifizierten Bereiche (9) des Elektroblechlamellenrohlings (4) hochfrequenzgehämmert werden.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the identified areas (9) of the electrical sheet metal lamellar blank (4) are hammered at high frequency for work hardening. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kaltverfestigen jeweils eine Prägung (10) in die identifizierten Bereiche (9) des Elektroblechlamellenrohlings (4) eingestempelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an embossing (10) is stamped in each of the identified areas (9) of the electrical sheet metal lamella blank (4) for work hardening. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als die Prägung (10) eine Anordnung aus einer Vielzahl von Vertiefungen (11) eingestempelt wird.Procedure according to Claim 4 , characterized in that an arrangement of a plurality of depressions (11) is stamped as the embossing (10). Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als die Prägung (10) eine vorbestimmte geometrische Fläche (12), deren Form von einer Form des identifizierten Bereiches (9) des Elektroblechlamellenrohlings (4) abhängig ist, eingestempelt wird.Procedure according to Claim 4 or 5 , characterized in that a predetermined geometric surface (12), the shape of which is dependent on a shape of the identified area (9) of the electrical sheet metal lamella blank (4), is stamped as the embossing (10). Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als die Prägung (10) eine Sickengruppe (13) eingestempelt wird.Method according to one of the Claims 4 to 6th , characterized in that a group of beads (13) is stamped in as the embossing (10). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Elektroblechlamellenrohling (4) Kavitäten (5) zum Aufnehmen der als Permanentmagnetanordnung ausgebildeten magnetfelderzeugenden Komponente (6) herausgetrennt, insbesondere ausgestanzt, werden und an die Kavitäten (5) angrenzende Teilbereiche des Elektroblechlamellenrohlings (4) als die kritischen Bereiche (9) identifiziert und kaltverfestigt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that cavities (5) for receiving the magnetic field-generating component (6) designed as a permanent magnet arrangement are cut out, in particular punched out, from the electrical steel lamination blank (4), and partial areas of the electrical steel lamination blank (5) adjoining the cavities (5) are cut out ( 4) identified as the critical areas (9) and work hardened. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heraustrennen der Kavitäten (5) und das Kaltverfestigen der identifizierten Bereiche (9) in einem Verfahrensschritt mittels eines Stanz- und Kaltverfestigungswerkzeugs durchgeführt werden.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the cutting out of the cavities (5) and the work hardening of the identified areas (9) are carried out in one process step by means of a punching and work hardening tool. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Randsteg (8), welcher zwischen einer Kavität (5) und einem Außenrand (2) der Elektroblechlamelle (1) ausgebildet wird, zumindest teilweise als ein kritischer Bereich (9) identifiziert und kaltverfestigt wird.Procedure according to Claim 8 or 9 , characterized in that in each case an edge web (8) which is formed between a cavity (5) and an outer edge (2) of the electrical sheet metal lamella (1) is at least partially identified as a critical area (9) and work hardened. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zumindest zwei Kavitäten (5) V-förmig aus dem Elektroblechlamellenrohling (4) herausgetrennt werden, wobei ein zwischen den V-förmig angeordneten Kavitäten (5) gebildeter Mittelsteg (8) zumindest teilweise als ein kritischer Bereich (9) identifiziert und kaltverfestigt wird.Method according to one of the Claims 8 to 10 , characterized in that in each case at least two cavities (5) are separated in a V-shape from the electrical sheet metal lamellar blank (4), a central web (8) formed between the V-shaped cavities (5) at least partially as a critical area (9) identified and work hardened. Elektroblechlamelle (1) für ein Blechpaket eines Aktivteils einer elektrischen Maschine, welches durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wird.Electrical lamination (1) for a laminated core of an active part of an electrical machine, which is produced by a method according to one of the preceding claims. Aktivteil für eine elektrische Maschine aufweisend ein Blechpaket mit einer Vielzahl von axial gestapelten Elektroblechlamellen (1) nach Anspruch 12 sowie eine magnetfelderzeugende Komponente (6), welche von dem Blechpaket gehalten ist.Active part for an electrical machine comprising a laminated core with a plurality of axially stacked electrical laminations (1) Claim 12 as well as a magnetic field generating component (6) which is held by the laminated core. Aktivteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivteil ein Rotor für eine permanenterregte elektrische Maschine ist, und die magnetfelderzeugende Komponente eine eingebettete Permanentmagnetanordnung ist.Active part after Claim 13 , characterized in that the active part is a rotor for a permanently excited electrical machine, and the magnetic field generating component is an embedded permanent magnet arrangement. Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Aktivteil nach Anspruch 13 oder 14.Electric machine for a motor vehicle with at least one active part Claim 13 or 14th .
DE102019121813.6A 2019-08-13 2019-08-13 Method for producing an electrical sheet metal lamella with locally different magnetic and mechanical material properties as an active part of electrical machines, electrical sheet metal lamella, active part and electrical machine Pending DE102019121813A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019121813.6A DE102019121813A1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Method for producing an electrical sheet metal lamella with locally different magnetic and mechanical material properties as an active part of electrical machines, electrical sheet metal lamella, active part and electrical machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019121813.6A DE102019121813A1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Method for producing an electrical sheet metal lamella with locally different magnetic and mechanical material properties as an active part of electrical machines, electrical sheet metal lamella, active part and electrical machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019121813A1 true DE102019121813A1 (en) 2021-02-18

Family

ID=74239621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019121813.6A Pending DE102019121813A1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Method for producing an electrical sheet metal lamella with locally different magnetic and mechanical material properties as an active part of electrical machines, electrical sheet metal lamella, active part and electrical machine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019121813A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023104434A1 (en) * 2021-12-08 2023-06-15 Robert Bosch Gmbh Method for producing a laminated core of an electric machine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016066270A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-06 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Method for producing a rotor and an electric machine
EP3048702A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Rotor of a reluctance machine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016066270A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-06 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Method for producing a rotor and an electric machine
EP3048702A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Rotor of a reluctance machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023104434A1 (en) * 2021-12-08 2023-06-15 Robert Bosch Gmbh Method for producing a laminated core of an electric machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3084936B1 (en) Reluctance rotor comprising a lamination having an opening for stress reduction
EP2961039A1 (en) Mechanically stabilised rotor for a reluctance motor
DE102011050094A1 (en) Rotor for a rotating electrical machine
EP2999087B1 (en) Electric machine with low magnetic groove scattering
DE102020132055A1 (en) METHOD FOR HEAT TREATMENT OF MAGNETIC TRAIL AREAS OF A ROTOR
DE102012221875A1 (en) Core i.e. laminated core, for rotor of e.g. generator utilized for converting mechanical energy into electrical power, has central core metal sheets arranged between two set of front core metal sheets and provided with multiple apertures
DE102013110141A1 (en) Rotating electrical machine
EP3381107B1 (en) Electrical sheet having printed web
EP3353878B1 (en) Electric machine with radial cooling slits and wind power plant
EP3048702A1 (en) Rotor of a reluctance machine
DE102021130225A1 (en) INSERTS FOR THE ROTOR CORE OF MOTORS
DE112016003500T5 (en) ELECTRIC CIRCULAR POWER MACHINE WITH PERMANENT MAGNET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
DE102019121813A1 (en) Method for producing an electrical sheet metal lamella with locally different magnetic and mechanical material properties as an active part of electrical machines, electrical sheet metal lamella, active part and electrical machine
WO2015172916A1 (en) Heat-treated rotor for a permanent magnet electric machine
DE112020001924T5 (en) Rotating electrical machine and method of manufacturing a core
DE102019125568A1 (en) Process for the partial material modification of electrical laminations as active parts of electrical machines, electrical laminations, active parts and electrical machines
DE102021133769A1 (en) STATOR ASSEMBLY FLUX ORIENTATION
DE10163544A1 (en) Electric motor and method for its production
DE102019124096B4 (en) Magnet arrangement, permanent magnet, electromechanical converter and method for producing these and/or uses thereof
WO2020177964A1 (en) Rotor for a permanently energised electrical machine, with a support structure
DE102020101640A1 (en) Rotor, method of manufacturing a rotor and electric axial flux machine
DE102005042519A1 (en) Electric motor e.g. spindle motor, for optical disk drive device, has pole shoes inclined relative to stator body and straightened at its free ends, so that axial dimensions of shoes is larger than axial dimensions of teeth
DE102015214506A1 (en) Rotor for a reluctance machine, and a method for producing such a rotor
DE102022002673A1 (en) Method for adjusting a magnetic property of a pole plate for an electrical machine, as well as pole plate and electrical machine
DE10358693A1 (en) General purpose electrical machine, has stator and rotor with laminated design

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified