DE102021111981A1

DE102021111981A1 - Geschichteter stator und verfahren zur herstellung eines geschichteten stators eines axialflussmotors

Info

Publication number: DE102021111981A1
Application number: DE102021111981.2A
Authority: DE
Inventors: Anil K. Sachdev; Chengwu Duan; Alireza Fatemi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2021-05-07
Publication date: 2022-06-23
Also published as: US20220200417A1; US11715999B2; CN114649913A

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Statorblechs eines Axialflussmotors für ein Kraftfahrzeug, das umfasst: Konstruieren eines Stators mit mehreren Stator-Stapelgliedern, das umfasst: Bereitstellen eines Statorblechs mit einzelnen der Stator-Stapelglieder; Formen des Statorblechs aus einem Einzelschichtblechaus Stahl, das eine sinusförmige Anordnung mit mehreren Biegungen definiert; Zusammendrücken des Statorblechs; und Bearbeiten des Statorblechs, um eine erste Kante zu erzeugen, indem ein erster Abschnitt der mehreren Biegungen entfernt wird, und um eine zweite Kante gegenüber der ersten Kante zu erzeugen, indem ein zweiter Abschnitt der mehreren Biegungen entfernt wird.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf elektrische Motoren, einschließlich Axialflussmotoren und Statoren, die in Axialflussmotoren verwendet werden.
Bekannte Elektromotoren, einschließlich Axialflussmotoren, enthalten einen Stator mit magnetischen Materialplatten, die Lamellen bilden, die zum Aufbau des Stators verwendet werden. Die Statorherstellung ist eine Herausforderung für eine Axialflussmaschine. Bekannte Statoren für Axialflussmotoren umfassen mehrere trapezförmige Statorstapel, die Duplikate voneinander sind und einzeln aus Hunderten von Stapelblechen mit jeweils unterschiedlicher Breite hergestellt werden. Die Statorstapel sind so dimensioniert, dass sie in einem von mehreren einzelnen Stapelgliedern positioniert werden, die von einer Kupferverdrahtung umgeben sind, die elektrischen Strom zu den Statorstapeln führt. Lamellenstahl ist ein bevorzugtes Material für die Stapelplatten, stellt jedoch bei Verwendung herkömmlicher Stanz- oder Schneidverfahren aufgrund der vielen unterschiedlichen Plattenbreiten und -abmessungen, die von Platte zu Platte variieren, eine erhebliche Herausforderung bei der Herstellung dar. Weichmagnetische Verbundwerkstoffe sind eine mögliche Alternative zu Lamellenstahl, um die Fertigungskomplexität zu reduzieren, aber diese Materialien können aufgrund einer geringeren Permeabilität des weichmagnetischen Verbundwerkstoffs im Vergleich zu Lamellenstahl hohe Kernverluste verursachen.
Während die aktuellen Statorentwürfe für Elektromotoren ihren Zweck erfüllen, besteht daher ein Bedarf an einem neuen und verbesserten System und Verfahren zur Herstellung von laminierten Statoren für Axialflussmotoren.
BESCHREIBUNG
Gemäß mehreren Aspekten umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Statorblechs eines Motors für ein Kraftfahrzeug: Konstruieren eines Stators mit mehreren Stator-Stapelgliedern, einschließlich: Bereitstellen eines Statorblechs mit einzelnen der Stator-Stapelglieder; Formen des Statorblechs aus einem Einzelschichtblech, das eine sinusförmige Anordnung eines Stahlmaterials mit optimierter Kornorientierung mit einer vorbestimmten Duktilität und einer vorbestimmten Sprödigkeit definiert; und Komprimieren des Statorblechs.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner das Formen der Statorbleche mit mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner das Ausbilden der mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen als 180-Grad-Biegungen, die nach einer ersten der mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen einer vorhergehenden der mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen entgegengesetzt zugewandt sind.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner das Bereitstellen mehrerer flacher Segmente des Lamellenblechs, einschließlich des Übergangs eines flachen ersten Segments des Lamellenblechs in ein flaches zweites Segment unter Verwendung der ersten der mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen, und das Bilden nachfolgender flacher Segmente, die sich nacheinander wiederholen, bis ein flaches Endsegment über eine letzte Biegung der mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen erreicht ist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner das Erzeugen einer Trapezform des Statorblechs durch sukzessives Verringern einer Länge von aufeinanderfolgenden der mehreren flachen Segmente von dem ersten Segment bis zu dem letzten Segment.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner das Voraufbringen einer ersten Klebstoffschicht auf eine erste Fläche des Lamellenblechs und einer zweiten Klebstoffschicht auf eine zweite Fläche des Lamellenblechs, die in Bezug auf die erste Fläche entgegengesetzt ausgerichtet ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst der Schritt des Zusammendrückens der Statorlaminierung das Aufbringen einer ersten Kraft und einer zweiten Kraft, die in Bezug auf die erste Kraft entgegengesetzt gerichtet sind, wobei die erste Kraft und die zweite Kraft die Zwischenräume zwischen den ersten und zweiten Abschnitten der sinusförmigen Anordnung verringern, wobei die erste Klebstoffschicht, die über die ersten Abschnitte der sinusförmigen Anordnung aufgebracht ist, in direkten Kontakt kommt, und die zweite Klebstoffschicht, die über die zweiten Abschnitte der sinusförmigen Anordnung aufgebracht ist, in direkten Kontakt kommt.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner das Formen des Lamellenblechs aus einem siliziumhaltigen Stahl, der bis zu einem Fe 7,0 % Si-Stahl definiert ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner: Einschließen der Stator-Stapelglieder in eine Statorwicklung; Auslegen der Stator-Stapelglieder, um einen durch die Statorwicklung definierten trapezförmigen Hohlraum zu füllen; und Drehen einer Motorwelle eines Axialflussmotors durch Erregen der Statorwicklung.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner das Ausbilden des Statorblechs mit einer trapezförmigen Form mit einem nach außen gerichteten ersten Ende, das in einer installierten Position des Statorblechs innerhalb des Stators von der Motorwelle weg zeigt, und einem nach innen gerichteten zweiten Ende, das in einer installierten Position des Statorblechs innerhalb des Stators zur Motorwelle hin zeigt.
Gemäß mehreren Aspekten umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Statorblechs eines Axialflussmotors für ein Kraftfahrzeug: Konstruieren eines Stators mit mehreren Stator-Stapelgliedern, einschließlich: Bereitstellen eines Statorblechs mit einzelnen der Stator-Stapelglieder; Formen des Statorblechs aus einem Einzelschichtblechaus Stahl, das eine sinusförmige Anordnung mit mehreren Biegungen definiert; Zusammendrücken des Statorblechs; und Bearbeiten des Statorblechs, um eine erste Kante durch Entfernen eines ersten Abschnitts der mehreren Biegungen zu erzeugen und um eine zweite Kante gegenüber der ersten Kante durch Entfernen eines zweiten Abschnitts der mehreren Biegungen zu erzeugen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner das Aufbringen einer ersten Klebstoffschicht auf eine erste Fläche der Laminierfolie und einer zweiten Klebstoffschicht auf eine zweite Fläche der Laminierfolie, die in Bezug auf die erste Fläche entgegengesetzt gerichtet ist, vor dem Formungsschritt.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner die Anwendung von Wärme, um die erste Klebstoffschicht und die zweite Klebstoffschicht zu aktivieren.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner die Durchführung der Bearbeitung in einer ersten Richtung parallel zur ersten Kante und in einer zweiten Richtung parallel zur zweiten Kante.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner die Durchführung der Bearbeitung in einer Richtung senkrecht zu einer ersten Richtung parallel zu der ersten Kante und senkrecht zu einer zweiten Richtung parallel zu der zweiten Kante.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren außerdem das Richten eines Laserstrahls auf die Biegestelle des Lamellenblechs vor oder während der Bildung der Biegungen, um das Lamellenblech vor dem Biegen zu erweichen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren ferner: Positionieren einer Statorwicklung innerhalb des Axialflussmotors, wobei die Statorwicklung einen trapezförmigen Hohlraum aufweist; und Formen eines ersten Segments und eines letzten Segments des Statorblechs, so dass sie in den trapezförmigen Hohlraum der Statorwicklung passen.
Gemäß mehreren Aspekten umfasst ein Statorblech eines Axialflussmotors mehrere Stator-Stapelglieder, einschließlich: eines Statorblechs, das mit einzelnen der Stator-Stapelglieder versehen ist. Jedes Statorblech hat ein Einzelschichtblech aus Stahl, das eine sinusförmige Anordnung mit mehreren Biegungen definiert. Mehrere Segmente des Statorblechs sind einzeln zwischen aufeinanderfolgenden der mehreren Biegungen positioniert. Ein Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten wird durch Komprimieren der sinusförmigen Anordnung minimiert. Eine erste Kante des Statorblechs wird nach dem Entfernen eines ersten Abschnitts der mehrfachen Biegungen gebildet und eine zweite Kante, die der ersten Kante gegenüberliegt, wird durch das Entfernen eines zweiten Abschnitts der mehrfachen Biegungen gebildet.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine erste Segmentlänge eines ersten der mehreren Segmente größer als eine zweite Segmentlänge eines zweiten der mehreren Segmente, und jedes aufeinanderfolgende Segment der mehreren Segmente wird in seiner Länge bis zu einem Endsegment reduziert, das eine Endsegmentlänge hat, die kürzer ist als jedes vorhergehende der mehreren Segmente.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Ritz im Statorblech an Stellen einzelner der Mehrfachbiegungen erzeugt, wobei der Ritz beim anschließenden Biegen des Blechs einen Bruch induziert.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Reihe von Perforationen im Statorblech an Stellen einzelner der Mehrfachbiegungen erzeugt, wobei die Perforationen während des nachfolgenden Biegens des Blechs einen Bruch induzieren.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier vorliegenden Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich von selbst, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur der Veranschaulichung dienen und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Figuren dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist eine perspektivische Ansicht von vorne rechts auf einen Axialflussmotor gemäß einem beispielhaften Aspekt;
2 ist eine perspektivische Ansicht von vorne links auf ein Stator-Stapel-Element des Axialflussmotors von 1;
3 ist eine Ansicht von vorne auf ein Stator-Stapel-Element mit einer gewundenen einzelnen Platte, die aufeinanderfolgende Biegungen zur Verwendung in einem Stator-Stapel-Element ähnlich wie in 2 während eines anfänglichen Bildungsschrittes enthält;
4 ist eine Frontansicht des Stator-Stapelglieds von 3 während eines Kompressionsschritts;
5 ist eine Frontansicht des Stator-Stapelglieds von 4 nach der Kompression des Stapelglieds;
6 ist eine Frontansicht eines Stator-Stapelglieds nach dem Stand der Technik;
7 ist eine Frontansicht eines fertigen Stator-Stapelglieds der vorliegenden Offenbarung vor dem Einbau in eine Statorbaugruppe;
8 ist eine Draufsicht auf ein Einzelschichtblech mit mehreren Schlitzen, die als Bruchstellen vorgesehen sind;
9 ist eine Seitenansicht des Einzelschichtblechs von 9; und
10 ist eine Endansicht eines gestapelten laminierten Stators der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung nicht einschränken.
Bezugnehmend auf 1 werden ein laminierter Stator und ein Verfahren zur Herstellung eines laminierten Stators eines Axialflussmotors 10 verwendet, um einen Elektromotor 12 für Kraftfahrzeuge zu bilden, der einen Stator 14 aufweist, der aus mehreren einzelnen Stator-Stapelgliedern 16 gebildet ist, die jeweils eine Trapezform aufweisen. Eine Statorwicklung 18, die im Allgemeinen aus einem Kupferdraht besteht, erstreckt sich um einen äußeren Umfang der einzelnen Stator-Stapelglieder 16, um den einzelnen Stator-Stapelgliedern 16 des Stators 14 elektrischen Strom zuzuführen, um eine axiale Drehung einer Motorwelle 20 zu induzieren. Elektrische Leistung, wie z. B. ein elektrischer Drehstrom, kann der Statorwicklung 18 über einen Leistungsanschluss 22 zugeführt werden.
Bezug nehmend auf 2 und wieder auf 1 wird ein beispielhaftes einzelnes Stator-Stapelteil 16 dargestellt, das repräsentativ für alle Stator-Stapelglieder 16 des Stators 14 ist, daher gilt die folgende Diskussion gleichermaßen für die mehreren Stator-Stapelglieder 16 des Stators 14. Einzelne Stator-Stapelglieder 16 umfassen ein Statorblech 24, das aus einem Blech hergestellt ist, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen siliziumhaltigen Stahl, der bis zu einem Fe 7,0% Si-Stahl definiert ist, der so bemessen ist, dass er einen trapezförmigen Hohlraum 26 ausfüllt, der durch die Statorwicklung 18 in einem Bereich jedes der Stator-Stapelglieder 16 definiert ist. Durch das Füllen des trapezförmigen Hohlraums 26 kann ein optimaler Fluss durch die Stator-Stapelglieder 16 erzeugt werden, wodurch eine Leistungsabgabe des Elektromotors 12 maximiert wird. Das Statorblech 24 ist daher trapezförmig ausgebildet mit einem nach außen gerichteten ersten Ende 28, das in einer Einbaulage innerhalb des Stators 14 von der Motorwelle 20 abgewandt ist, und einem nach innen gerichteten zweiten Ende 30, das in einer Einbaulage innerhalb des Stators 14 der Motorwelle 20 zugewandt ist. Gemäß mehreren Aspekten sind die Abmessungen des Statorblechs 24 vorgegeben, um den trapezförmigen Hohlraum 26 auszufüllen.
Bezug nehmend auf 3 und wieder auf 2 wird ein beispielhaftes der Statorbleche 24 gebildet, indem zunächst eine gewundene Anordnung 32 unter Verwendung eines Blechpakets gebildet wird, das auch ein Einzelschichtblech 34 definiert, das mehrere aufeinanderfolgende Biegungen wie eine erste 180-Grad-Biegung 36 und eine zweite 180-Grad-Biegung 38 aufweist. Ein flaches erstes Segment 40 des Einzelschichtblechs 34 geht über die erste Biegung 36 in ein flaches zweites Segment 42 über, und nachfolgende flache Segmente wiederholen sich in Folge, bis ein flaches Endsegment 44 über eine 180-Grad-Endbiegung 46 erreicht wird. „Flach“ im Sinne dieser Beschreibung ist definiert als eine ebene Form über einen vorbestimmten Oberflächenbereich. Gemäß mehreren Aspekten wird die Trapezform der Statorbleche 24 durch sukzessives Verringern einer Länge von aufeinanderfolgenden der flachen Segmente erzeugt. Beispielsweise ist eine erste Segmentlänge 48 des ersten Segments 40 größer als eine zweite Segmentlänge 50 des zweiten Segments 42, und jedes nachfolgende der Segmente wird in der Länge reduziert bis zum letzten Segment 44, das eine letzte Segmentlänge 52 aufweist, die kürzer ist als jedes der vorhergehenden Segmente. Eine Gesamthöhe 54 der gewundenen Baugruppe 32, zusammen mit der ersten Segmentlänge 48 und der endgültigen Segmentlänge 52, sind auf der Grundlage einer vorbestimmten Geometrie und Raumeinhüllenden des trapezförmigen Hohlraums 26 vorbestimmt.
Das Einzelschichtblech 34 aus einem geeigneten Lamellenstahl, wie z. B. einem siliziumhaltigen Stahl, der bis zu einem Fe 7,0 % Si-Stahl definiert ist, wird mit einer sequentiell abnehmenden Breite pro Umwicklung gewickelt, um eine grobe Trapezform zu erzeugen. Die anfängliche Umwicklung führt nicht zum Bruch des Einzelschichtblechs 34, bis ein Biegeradius von ca. 135o erreicht ist, der sich in einem elastischen Zustand befinden kann. Ein Bruch kann auftreten, wenn der Stapel anschließend gepresst wird, wie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Gemäß mehreren Aspekten kann vor oder während der Bildung der Biegungen ein Laserstrahl auf das Lamellenblech 34 in der Nähe einer Biegestelle gerichtet werden, um das Lamellenblech 34 vor oder während des Biegens zu erweichen.
Gemäß mehreren Aspekten wird zur Fixierung aufeinanderfolgender flacher Segmente des Statorblechs 24 eine erste Klebstoffschicht 56 auf einen ersten Abschnitt, der eine erste Fläche 58 des Blechpakets 34 definiert, und eine zweite Klebstoffschicht 60 auf einen zweiten Abschnitt, der eine zweite Fläche 62 des Einzelschichtblechs 34 definiert, die in Bezug auf die erste Fläche 58 entgegengesetzt ist, aufgetragen. Die Funktion der ersten Klebeschicht 56 und der zweiten Klebeschicht 60 wird unter Bezugnahme auf 5 näher beschrieben. Gemäß weiteren Aspekten können die Klebstoffschichten so modifiziert werden, dass die erste Klebstoffschicht 56 und die zweite Klebstoffschicht in abwechselnder Anordnung vor dem Biegen des Lamellenblechs 34 angeordnet werden. Durch die abwechselnde Anordnung der Klebstoffschichten wird beim anschließenden Zusammendrücken des Statorblechs 24 nach dem Biegen jedes einzelne Flachsegment mit einem aufeinanderfolgenden der Flachsegmente verklebt, wobei eine der Klebstoffschichten nur auf eine der Segmentflächen aufgebracht wird.
Unter Bezugnahme auf 4 und erneut auf die 2 und 3 wird die gewundene Baugruppe 32 nach der Formgebung unter Verwendung einer ersten Kraft 64, die direkt auf das erste Segment 40 wirkt, und unter Anwendung einer Reaktionskraft oder einer zweiten Kraft 66, die gleich und entgegengesetzt zur ersten Kraft 64 gerichtet ist und direkt auf das letzte Segment 44 wirkt, zusammengedrückt. Durch das Aufbringen der ersten Kraft 64 und der zweiten Kraft 66 wird ein Spalt zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten im Wesentlichen auf ein Nullspiel reduziert, beispielsweise wird ein Spalt 68 zwischen dem ersten Segment 40 und dem zweiten Segment 42 reduziert. Durch die Beseitigung der Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten kommen die erste Klebstoffschicht 56, die auf einzelne Segmente aufgetragen wird, und die zweite Klebstoffschicht 60, die auf einzelne Segmente aufgetragen wird, in direkten Kontakt miteinander, so dass die Segmente fest miteinander verbunden oder verklebt werden können.
Unter Bezugnahme auf 5 und erneut auf die 1 bis 4 ist die gewundene Baugruppe 32 aus 4 nach dem Pressen mit der ersten Kraft 64 und der zweiten Kraft 66 dargestellt. Der Klebstoff, der die erste Klebstoffschicht 56 und die zweite Klebstoffschicht 60 auf dem Einzelschichtblech 34 umfasst, wird während des Pressvorgangs entweder durch die Anwendung von Druck oder durch die Anwendung von Wärme oder durch beides aktiviert, um die laminierten Segmente fest zusammenzuhalten. Eine Gesamthöhe 70 wird durch den Pressvorgang festgelegt und kann durch Bearbeitung des ersten Endes 28 oder des zweiten Endes 30 verändert werden. Die verklebten Segmente, die das Statorblech 24 bilden, werden dann bearbeitet, geschliffen oder geätzt, damit sie genau in den trapezförmigen Hohlraum 26 der Statoröffnung passen. Die maschinelle Bearbeitung kann durchgeführt werden, um eine erste Kante 72 zu erzeugen, indem die Biegungen wie die erste Biegung 36 entfernt werden, und um eine gegenüberliegende zweite Kante 74 zu erzeugen, indem die gegenüberliegenden Biegungen wie die zweite Biegung 38 entfernt werden. Die Bearbeitung kann in einer Richtung parallel zu den einzelnen Kanten erfolgen, z. B. in einer Richtung 76, oder die Bearbeitung kann in einer Richtung in das Blech hinein oder aus dem Blech heraus erfolgen, wie in 5 zu sehen ist, um eine Verformung des Materials in einer Richtung abzuschwächen, die eine Durchbiegung der einzelnen Segmente zu anderen Segmenten hin bewirkt.
Unter Bezugnahme auf 6 und erneut auf 5 werden in einem bekannten Stator-Stapelglied 78 mehrere einzelne Platten, wie z. B. eine erste Platte 80, eine zweite Platte 82 und eine dritte Platte 84, separat auf unterschiedliche Längen geschnitten oder bearbeitet. Die Bleche werden dann gestapelt, um das trapezförmige Stator-Stapelglied 78 zu bilden. Dieser Prozess ist arbeitsintensiv, da die Platten maßlich kontrolliert werden müssen, die einzelnen Platten nummeriert oder gespeichert werden müssen und die Platten genau abgerufen und gestapelt werden müssen, um die Trapezform zu erreichen.
Bezug nehmend auf 7 und wieder auf die 1 bis 5, ermöglicht gemäß der vorliegenden Offenbarung die Bearbeitung, die durchgeführt wird, um die erste Kante 72 und die zweite Kante 74 zu erzeugen, dass eines oder beide des ersten Segments 40 und des letzten Segments 44 des Statorblechs 24 der vorliegenden Offenbarung modifiziert werden können, um speziell in den trapezförmigen Hohlraum 26 zu passen, der unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist.
Unter Bezugnahme auf 8 und erneut auf die 1 bis 5 werden gemäß anderen Aspekten mehrfache Verformungen, die gemäß mehreren Aspekten flache Schlitze 86, 88, 90, 92 definieren, auf einer Oberfläche 94 der Blechlamellen 34 erzeugt, so dass während eines nachfolgenden Biegeprozesses die Blechlamellen 34 an der Stelle der Schlitze 86, 88, 90, 92 brechen oder zerbrechen, wodurch die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung oder eines Laserschneidens der Statorblechlamelle 24, wie in Bezug auf 5 gezeigt und beschrieben, entfällt. Dieses Verfahren ist für die Umformung von Elektrostählen mit begrenzter Duktilität einschließlich bestimmter siliziumhaltiger Stähle geeignet. Die Schlitze 86, 88, 90, 92 sind auf der Oberfläche 94 des Lamellenblechs 34 angeordnet, erstrecken sich über die gesamte Oberfläche 94 und sind horizontal entlang des Blechpakets 34 beabstandet, um Abschnitte unterschiedlicher Länge zu definieren. Die Abschnitte reichen zum Beispiel von einem Abschnitt mit maximaler Länge 96 bis zu einem Abschnitt mit minimaler Länge 98.
Unter Bezugnahme auf 9 und erneut auf 8 erstrecken sich die Schlitze 86, 88, 90, 92 von der Oberfläche 94 weg bis zu einer vorbestimmten Tiefe, die einen Teil der Gesamtdicke des Lamellenblechs 34 definiert. Die Schlitze 86, 88, 90, 92 erstrecken sich nicht über die gesamte Dicke des Lamellenblechs 34, was einen späteren Bruch des Lamellenblechs 34 durch Aufbringen einer Biegekraft an den Schlitzen 86, 88, 90, 92 ermöglicht.
Bezug nehmend auf 10 und erneut auf 8 und 9 können die Schlitze 86, 88, 90, 92 auf dem Blechpaket 34 beabstandet sein, um Abschnitte unterschiedlicher Länge zu bilden. Nach dem Bruch sind die Abschnitte so konfiguriert, dass sie die trapezförmige Form eines Statorblechs 100 bilden, das im gestapelten Zustand dem Statorblech 24 ähnlich ist.
Als weitere Alternative zu den obigen Verfahren zum Ausbilden der Biegungen können die mehrfachen Verformungen gemäß mehreren Aspekten, die einzeln einen feinen Ritz definieren, der in seiner Konfiguration den oben identifizierten Schlitzen 86, 88, 90, 92 ähnlich ist, an Biegestellen wie in der Mitte der ersten Biegung 36 und der zweiten Biegung 38 erfolgen. Die eine oder mehreren Ritzungen induzieren den Bruch während des anschließenden Faltens des Einzelschichtblechs 34. Bei diesem Verfahren ist die Bruchstelle durch die Ritzstelle vorgegeben und daher nicht stochastisch.
Als weitere Alternative zu den obigen Verfahren zur Bildung der Mehrfachverformungen können die durchgehenden Längsschlitze 86, 88, 90, 92 durch lineare Reihen von Perforationen ersetzt werden, die sich teilweise oder ganz durch die Dicke des Lamellenblechs 34 erstrecken können.
Gemäß weiteren Aspekten können zusätzlich zur Anwendung von Druck auf die oben in Bezug auf 3 erwähnten Klebstoffe, einschließlich der ersten Klebstoffschicht 56 und der zweiten Klebstoffschicht 60, auch alternative Klebemethoden einschließlich Lichtaktivierung, Induktionsaktivierung oder Ultraschallaktivierung verwendet werden.
Ein geschichteter Stator und ein Verfahren zur Herstellung eines geschichteten Stators eines Axialflussmotors 10 der vorliegenden Offenbarung bietet mehrere Vorteile. Dazu gehört ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Schichtblechen, die optimal orientiert sind und nur minimale Verluste aufweisen. Es werden optimierte, kornorientierte Werkstoffe verwendet, die für das Herstellungsverfahren geeignet sind und eine gute Duktilität und Sprödigkeit aufweisen. Die vorliegende Methode vereinfacht das Laminieren für die Herstellung von Stahlstatoren und wird durch die Verwendung der optimierten kornorientierten Materialien mit vorgegebener Duktilität und Sprödigkeit ermöglicht.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung hat lediglich beispielhaften Charakter, und Variationen, die nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen, sind als im Rahmen der vorliegenden Offenbarung liegend zu betrachten. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu betrachten.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung eines Statorblechs eines Motors für ein Kraftfahrzeug, umfassend: Konstruieren eines Stators mit mehreren Stator-Stapelgliedern, einschließlich: Versehen eines Statorblechs mit einzelnen der Stator-Stapelgliedern; Formen des Statorblechs aus einem Einzelschichtblech; Definieren eines sinusförmigen Aufbaus aus einem Stahl mit optimierter Kornorientierung mit einer vorbestimmten Duktilität und einer vorbestimmten Sprödigkeit; und Komprimieren des Statorblechs.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Formen der Statorbleche mit mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen.
Das Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend das Ausbilden der mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen als 180-Grad-Biegungen, die nach einer ersten der mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen einer vorhergehenden der mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen entgegengesetzt zugewandt sind.
Das Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend das Bereitstellen mehrerer flacher Segmente des Einzelschichtblechs, einschließlich des Übergangs eines flachen ersten Segments des Lamellenblechs in ein flaches zweites Segment unter Verwendung der ersten der mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen und des Bildens nachfolgender flacher Segmente, die sich nacheinander wiederholen, bis ein flaches Endsegment über eine letzte Biegung der mehreren aufeinanderfolgenden Biegungen erreicht ist.
Das Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend das Erzeugen einer Trapezform des Statorblechs durch sukzessives Verringern einer Länge von aufeinanderfolgenden der mehreren flachen Segmente von dem ersten Segment zu dem letzten Segment.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Aufbringen einer ersten Klebstoffschicht auf eine erste Fläche des Einzelschichtblechs und einer zweiten Klebstoffschicht auf eine zweite Fläche des Einzelschichtblechs, die der ersten Fläche gegenüberliegt.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Zusammendrücken des Statorblechs das Aufbringen einer ersten Kraft und einer zweiten Kraft umfasst, die in Bezug auf die erste Kraft entgegengesetzt gerichtet sind, wobei die erste Kraft und die zweite Kraft die Zwischenräume zwischen ersten und zweiten Abschnitten der sinusförmigen Anordnung verringern, wobei die ersten Abschnitte der sinusförmigen Anordnung einzelne der ersten Klebeschicht in direktem Kontakt mit anderen einzelnen der ersten Klebeschicht haben und die zweiten Abschnitte der sinusförmigen Anordnung einzelne der zweiten Klebeschicht in direktem Kontakt mit anderen einzelnen der zweiten Klebeschicht haben.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Formen des Einzelschichtblechs aus einem siliziumhaltigen Stahl, der einen Stahl mit bis zu Fe 7,0% Si definiert.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Dimensionieren der Stator-Stapelglieder zum Ausfüllen eines trapezförmigen Hohlraum, der durch eine Statorwicklung definiert ist; Umschließen der Stator-Stapelglieder in der Statorwicklung; und Drehen einer Motorwelle eines Axialflussmotors durch Erregen der Statorwicklung.
Das Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend das Ausbilden des Statorblechs mit einer Trapezform mit einem nach außen gerichteten ersten Ende, das in einer installierten Position des Statorblechs innerhalb des Stators von der Motorwelle weg zeigt, und einem nach innen gerichteten zweiten Ende, das in einer installierten Position des Statorblechs innerhalb des Stators zur Motorwelle hin zeigt.