DE102022207621A1

DE102022207621A1 - Method for producing a fiber base body for a can of an electrical machine

Info

Publication number: DE102022207621A1
Application number: DE102022207621.4A
Authority: DE
Inventors: Konrad Buettner; Ignacio Lobo Casanova; Carolin Elfinger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2024-02-01

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Fasergrundkörpers (1) für ein Spaltrohr einer elektrischen Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei wenigstens eine Lage (2) des Fasergrundkörpers (1) durch Wickeln wenigstens eines, insbesondere zugeschnittenen, Faserelementzuschnitts (3, 17), auf einen Kern (8) hergestellt wird, welcher Faserelementzuschnitt (3, 17) eine Vielzahl parallel ausgerichteter Einzelfasern (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Faserelementzuschnitt (3, 17) derart auf den Kern (8) gewickelt wird, dass in einem aufgewickelten Zustand des Faserelementzuschnitts (3, 17) ein Stoß (10) zwischen zwei Abschnitten des Faserelementzuschnitts (3, 17) parallel zu den Einzelfasern (4) des Faserelementzuschnitts (3, 17) verläuft.Method for producing a fiber base body (1) for a can of an electrical machine, in particular an electrical machine of a motor vehicle, wherein at least one layer (2) of the fiber base body (1) is wound by winding at least one, in particular cut, fiber element blank (3, 17). a core (8) is produced, which fiber element blank (3, 17) has a plurality of parallel-aligned individual fibers (4), characterized in that the at least one fiber element blank (3, 17) is wound onto the core (8) in such a way that in a wound state of the fiber element blank (3, 17), a joint (10) between two sections of the fiber element blank (3, 17) runs parallel to the individual fibers (4) of the fiber element blank (3, 17).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fasergrundkörpers für ein Spaltrohr einer elektrischen Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei wenigstens eine Lage des Fasergrundkörpers durch Wickeln wenigstens eines, insbesondere zugeschnittenen, Faserelementzuschnitts, auf einen Kern hergestellt wird, welcher Faserelementzuschnitt eine Vielzahl parallel ausgerichteter Einzelfasern aufweist.The invention relates to a method for producing a fiber base body for a can of an electrical machine, in particular an electrical machine of a motor vehicle, wherein at least one layer of the fiber base body is produced by winding at least one, in particular tailored, fiber element blank onto a core, which fiber element blank has a plurality in parallel aligned individual fibers.

Die Verwendung von Spaltrohren in elektrischen Maschinen sowie die Herstellung von Fasergrundkörpern für derartige Spaltrohre sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Um den Fasergrundkörper auszubilden, werden üblicherweise mehrere Faserelementzuschnitte übereinander auf einen Kern gewickelt und anschließend miteinander verbunden, beispielsweise in einem RTM-Prozess miteinander vergossen. Hierbei ist ferner bekannt, dass die Ausrichtung von Einzelfasern innerhalb des Faserelementzuschnitts und somit innerhalb des Fasergrundkörpers Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften des Fasergrundkörpers bzw. des fertigen Spaltrohrs besitzt. Die einzelnen Lagen, die durch das Wickeln bzw. Rollen der Faserelementzuschnitte auf den Kern gebildet werden, bilden auf dem Kern einen Stoß, an dem entsprechende Enden der Faserelementzuschnitte aneinander angrenzen.The use of cans in electrical machines and the production of fiber base bodies for such cans are basically known from the prior art. In order to form the fiber base body, several fiber element cuts are usually wound one above the other onto a core and then connected to one another, for example cast together in an RTM process. It is also known that the alignment of individual fibers within the fiber element blank and thus within the fiber base body has an impact on the mechanical properties of the fiber base body or the finished can. The individual layers, which are formed by winding or rolling the fiber element blanks onto the core, form a joint on the core at which corresponding ends of the fiber element blanks adjoin one another.

Hierbei ist es bekannt, rechteckige Faserelementzuschnitte in Umfangsrichtung um den Kern zu legen, sodass sich ein Stoß zwischen den jeweiligen Endseiten bzw. gegenüberliegenden Kanten der Faserelementzuschnitte ausbildet. Eine solche Anordnung der Faserelementzuschnitte auf dem Kern kann nachteilig sein, da in diesem Fall die Enden der Einzelfasern innerhalb der Faserelementzuschnitte an dem Stoß aufeinandertreffen und somit die Einzelfasern im Bereich des Stoßes „getrennt“ sind. Da der Faserwinkel der Einzelfasern durch die gewünschten mechanischen Eigenschaften vorgegeben ist, ist eine beliebige Ausrichtung der Faserelementzuschnitte meist nicht möglich. Der Stoß bildet somit die schwächste Stelle jeder Lage. Hierzu ist bekannt, die Ausrichtung des Stoßes in jeder Lage gegenüberliegend zu wählen, sodass die Schwachstellen über verschiedene Umfangspositionen verteilt sind.It is known to place rectangular fiber element blanks in the circumferential direction around the core, so that a joint is formed between the respective end sides or opposite edges of the fiber element blanks. Such an arrangement of the fiber element cuts on the core can be disadvantageous, since in this case the ends of the individual fibers within the fiber element cuts meet at the joint and the individual fibers are therefore “separated” in the area of the joint. Since the fiber angle of the individual fibers is determined by the desired mechanical properties, any orientation of the fiber element cuts is usually not possible. The joint therefore forms the weakest point of each layer. For this purpose, it is known to choose the orientation of the joint oppositely in every position, so that the weak points are distributed over different circumferential positions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein demgegenüber verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Fasergrundkörpers für ein Spaltrohr anzugeben, bei dem insbesondere die mechanischen Eigenschaften des Fasergrundkörpers bzw. des Spaltrohrs verbessert sind.The invention is based on the object of specifying an improved method for producing a fiber base body for a can, in which in particular the mechanical properties of the fiber base body or the can are improved.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The task is solved by a method with the features of claim 1. Advantageous refinements are the subject of the subclaims.

Wie beschrieben, betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Fasergrundkörpers für ein Spaltrohr einer elektrischen Maschine. Grundsätzlich kann das Spaltrohr für eine beliebige elektrische Maschine verwendet bzw. in eine solche eingesetzt werden, zum Beispiel eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs. Das Spaltrohr besitzt insbesondere die Aufgabe einen Rotorraum, in dem der Rotor der elektrischen Maschine drehbar gelagert ist, von einem Statorraum, der beispielsweise von einem Statorgrundkörper eingenommen wird, abzutrennen. Dadurch ist beispielsweise ein getrennter Kühlkreislauf innerhalb des Statorgrundkörpers und/oder innerhalb des Rotorraums möglich. Mit anderen Worten kann Kühlmittel aus dem einen Raum nicht in den anderen Raum gelangen, da das Spaltrohr die beiden Räume gegeneinander abgegrenzt bzw. abtrennt.As described, the invention relates to a method for producing a fiber base body for a can of an electrical machine. In principle, the can can be used for or inserted into any electrical machine, for example an electrical machine of a motor vehicle. The can, in particular, has the task of separating a rotor space, in which the rotor of the electrical machine is rotatably mounted, from a stator space, which is occupied, for example, by a stator base body. This makes it possible, for example, to have a separate cooling circuit within the stator base body and/or within the rotor space. In other words, coolant from one room cannot get into the other room because the can separates the two rooms from each other.

Um das Spaltrohr auszubilden, wird zunächst ein Fasergrundkörper hergestellt, der aus mehreren Lagen von Faserelementzuschnitten bestehen bzw. solche Lagen umfassen kann. Grundsätzlich kann ein Fasergrundkörper auch einlagig hergestellt werden. Die Faserelementzuschnitte werden auf einen Kern gewickelt, um diese anschließend weiterverarbeiten zu können, insbesondere einem RTM-Prozess („resin transfer molding“) zuzuführen.In order to form the can, a fiber base body is first produced, which can consist of several layers of fiber element cuts or include such layers. In principle, a fiber base body can also be produced in a single layer. The fiber element cuts are wound onto a core in order to be able to subsequently process them further, in particular using an RTM process (“resin transfer molding”).

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der wenigstens eine Faserelementzuschnitt derart auf den Kern gewickelt wird, dass in einem aufgewickelten Zustand des Faserelementzuschnitts ein Stoß zwischen zwei Abschnitten des Faserelementzuschnitts parallel zu den Einzelfasern des Faserelementzuschnitts verläuft. Mit anderen Worten schlägt das hierin beschriebene Verfahren vor, den wenigstens eine Faserelementzuschnitt, insbesondere alle für den Fasergrundkörper vorgesehenen Faserelementzuschnitte, so auf den Kern aufzuwickeln, dass sich der ausbildende Stoß entlang der Ausrichtung der Einzelfasern in dem Faserelementzuschnitt erstreckt. Dadurch wird vermieden, dass der Faserelementzuschnitt so um den Kern gelegt wird, dass an dem Stoß die Enden der Einzelfasern aufeinandertreffen.The invention is based on the knowledge that the at least one fiber element blank is wound onto the core in such a way that, in a wound state of the fiber element blank, a joint between two sections of the fiber element blank runs parallel to the individual fibers of the fiber element blank. In other words, the method described here proposes winding the at least one fiber element blank, in particular all fiber element blanks provided for the fiber base body, onto the core in such a way that the forming joint extends along the alignment of the individual fibers in the fiber element blank. This prevents the fiber element blank from being placed around the core in such a way that the ends of the individual fibers meet at the joint.

Stattdessen wird der Faserelementzuschnitt so um den Kern gewickelt, dass sich die Einzelfasern parallel zu dem Stoß erstrecken, d.h., dass der Stoß bzw. dass die Trennlinie zwischen zwei Kanten oder Seiten des Faserelementzuschnitts auf dem Kern zwischen zwei Einzelfasern verläuft. Dadurch wird erreicht, dass die Einzelfasern in dem Fasergrundkörper nicht „durchbrochen“ sind, sondern in dem aufgewickelten Zustand des Faserelementzuschnitts sämtliche Einzelfasern durchgängig von einer Seite des Fasergrundkörpers zur anderen Seite des Fasergrundkörpers verlaufen und der Stoß bzw. die Trennlinie parallel zu den Einzelfasern zwischen den beiden Einzelfasern an den Kanten bzw. Seiten des Faserelementzuschnitts verläuft.Instead, the fiber element blank is wrapped around the core in such a way that the individual fibers extend parallel to the joint, ie that the joint or the dividing line between two edges or sides of the fiber element blank on the core runs between two individual fibers. This ensures that the individual fibers in the fiber base body are not “broken through”, but rather in the wound state of the fiber element blank all individual fibers run continuously from one side of the fiber base body to the other side of the fiber base body and the joint or the dividing line runs parallel to the individual fibers between the two individual fibers on the edges or sides of the fiber element blank.

Mit anderen Worten kann der Stoß anstelle einer sich in Axialrichtung entlang des Kerns erstreckenden Linie eine schraubenförmige Linie um den Umfang bzw. die Mantelfläche des Kerns bilden. Der Kern kann insbesondere zylindrisch ausgeformt sein, beispielsweise als Kreiszylinder. Als Faserelementzuschnitte kann grundsätzlich jedwedes zugeschnittene Faserelementmaterial verstanden werden, das beispielsweise als Gewebe oder Gelege ausgeführt sein kann. Neben den parallel ausgerichteten Einzelfasern kann in dem Faserelementzuschnitt eine weitere Anordnung von Fasern bestehen. Die Einzelfasern betreffen hierbei insbesondere die Hauptfasern, die die mechanischen Eigenschaften des Faserelementzuschnitts signifikant beeinflussen.In other words, instead of a line extending in the axial direction along the core, the joint can form a helical line around the circumference or the lateral surface of the core. The core can in particular be cylindrical, for example as a circular cylinder. In principle, any cut fiber element material can be understood as fiber element cuts, which can be designed, for example, as a woven or laid fabric. In addition to the parallel aligned individual fibers, there can be a further arrangement of fibers in the fiber element blank. The individual fibers relate in particular to the main fibers, which significantly influence the mechanical properties of the fiber element cut.

Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Faserelementzuschnitt als Parallelogramm oder Rhomboid ausgebildet ist, wobei der Faserelementzuschnitt mit einer in Umfangsrichtung des Kerns ausgerichteten ersten Seite auf den Kern gewickelt wird. Das Parallelogramm bzw. der Rhomboid, definiert grundsätzlich vier Seiten, wovon zwei „erste Seiten“ und zwei „zweite Seiten“, die gleich lang sind, ausgebildet sind. Nach der hierin beschriebenen Ausgestaltung soll die erste Seite beim Aufwickeln auf den Kern bzw. im aufgewickelten Zustand auf dem Kern parallel zur Umfangsrichtung des Kerns, d.h. auch parallel zur Tangentialrichtung des Kerns, ausgerichtet sein. Dadurch wird erreicht, dass der Stoß, der sich beim Aufwickeln zwischen zwei Abschnitten desselben Faserelementzuschnitts ausbildet, nicht in Axialrichtung verläuft, sondern definiert durch die Ausrichtung der zweiten Seite auf dem Kern, schräg zwischen der Umfangsrichtung bzw. der Tangentialrichtung und der Axialrichtung verläuft. Der Stoß bzw. die Trennlinie beschreibt somit eine Schraubenform auf dem Außenumfang bzw. der Außenfläche des Kerns bzw. der vorhergehenden Lage, die durch einen vorhergehenden Faserelementzuschnitt gebildet wird.According to one embodiment of the method, it can be provided that the at least one fiber element blank is designed as a parallelogram or rhomboid, with the fiber element blank being wound onto the core with a first side aligned in the circumferential direction of the core. The parallelogram or rhomboid basically defines four sides, of which there are two “first sides” and two “second sides” that are the same length. According to the embodiment described herein, the first side should be aligned parallel to the circumferential direction of the core, i.e. also parallel to the tangential direction of the core, when being wound onto the core or in the wound state on the core. This ensures that the joint that forms when winding between two sections of the same fiber element blank does not run in the axial direction, but rather, defined by the orientation of the second side on the core, runs obliquely between the circumferential direction or the tangential direction and the axial direction. The joint or the dividing line thus describes a helical shape on the outer circumference or the outer surface of the core or the previous layer, which is formed by a previous fiber element blank.

Da die Einzelfasern in dem Faserelementzuschnitt beispielsweise parallel zu der zweiten Seite ausgerichtet sind, wird durch das Aufwickeln des Faserelementzuschnitts auf dem Kern mit der Spitze des Parallelogramms voran, d.h. mit der ersten Seite parallel zur Umfangsrichtung bzw. Tangentialrichtung, wird der Stoß durch die aneinander liegenden zweiten Seiten des Parallelogramm-förmigen Faserelementzuschnitts gebildet oder begrenzt. Somit ist sichergestellt, dass an der Trennebene keine Durchbrechung der Einzelfasern vorliegt, sondern die Trennebene bzw. der Stoß zwischen zwei sich schraubenförmig um den Umfang bzw. die Außenfläche des Kerns erstreckenden Einzelfasern liegt. Dadurch können die mechanischen Eigenschaften des Fasergrundkörpers und somit des Spaltrohrs signifikant verbessert werden, da sich keine Schwachstelle am Stoß ausbildet, sondern der Stoß letztlich einen regulären Zwischenraum zwischen zwei Einzelfasern bildet, wie dieser auch im Material innerhalb der Faserelementzuschnitte vorliegt.Since the individual fibers in the fiber element blank are aligned, for example, parallel to the second side, by winding the fiber element blank on the core with the tip of the parallelogram first, i.e. with the first side parallel to the circumferential direction or tangential direction, the impact is caused by the adjacent ones formed or limited on the second sides of the parallelogram-shaped fiber element blank. This ensures that there is no break in the individual fibers at the parting plane, but rather the parting plane or the joint lies between two individual fibers that extend helically around the circumference or the outer surface of the core. As a result, the mechanical properties of the fiber base body and thus of the can can be significantly improved, since no weak point is formed at the joint, but the joint ultimately forms a regular gap between two individual fibers, as is also present in the material within the fiber element blanks.

Die Länge der ersten Seite des Faserelementzuschnitts, der, wie bereits beschrieben, als Parallelogramm bzw. Rhomboid ausgebildet ist, kann insbesondere gleich dem Umfang des Fasergrundkörpers und/oder die Höhe des Faserelementzuschnitts kann gleich der Länge des Fasergrundkörpers ausgebildet sein. Nach dieser Ausgestaltung wird der wenigstens eine Faserelementzuschnitt genauso gewählt bzw. zugeschnitten, dass die erste Seite, die wie beschrieben, in Umfangsrichtung ausgerichtet auf den Kern aufgewickelt wird, so lang ist, dass diese dem Umfang des Fasergrundkörpers in dieser Lage entspricht.The length of the first side of the fiber element blank, which, as already described, is designed as a parallelogram or rhomboid, can in particular be equal to the circumference of the fiber base body and/or the height of the fiber element blank can be equal to the length of the fiber base body. According to this embodiment, the at least one fiber element blank is selected or cut in such a way that the first side, which is wound onto the core in the circumferential direction as described, is so long that it corresponds to the circumference of the fiber base body in this position.

Beim Aufwickeln des Faserelementzuschnitts bildet sich somit eine der Geometrie des Kerns angepasste zylindrische Lage des Fasergrundkörpers aus. Die Höhe des Faserelementzuschnitts entspricht der Länge des Fasergrundkörpers, d.h. beispielsweise der Länge des Spaltrohrs in Axialrichtung. Die Höhe des Faserelementzuschnitts berechnet sich dabei bekanntermaßen aus der Gleichung der Höhe für ein Parallelogramm, beispielsweise aus h_a = b ∗ sin α, wobei „b“ die Länge der zweiten Seite und „α“ den Winkel innerhalb der Spitze des Parallelogramms, die voran auf den Kern gewickelt wird, beschreibt. Gleichzeitig kann der Winkel α auch die Faserorientierung, beispielsweise relativ zu der Umfangsrichtung bzw. der Tangentialrichtung schreiben.When the fiber element blank is wound up, a cylindrical position of the fiber base body is formed that is adapted to the geometry of the core. The height of the fiber element blank corresponds to the length of the fiber base body, ie, for example, the length of the can in the axial direction. As is well known, the height of the fiber element cut is calculated from the equation of the height for a parallelogram, for example from h _a = b ∗ sin α, where “b” is the length of the second side and “α” is the angle within the tip of the parallelogram, the front one is wound on the core. At the same time, the angle α can also write the fiber orientation, for example relative to the circumferential direction or the tangential direction.

Wie beschrieben, kann der Fasergrundkörper grundsätzlich eine beliebige Anzahl an Faserelementzuschnitten aufweisen, die die einzelnen Lagen bzw. die einzelne Lagen des Fasergrundkörpers bilden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Faserelementzuschnitte zu einem zweidimensionalen Vorformling gelegt werden, wobei wenigstens zwei Faserelementzuschnitte als Parallelogramm oder Rhomboid ausgebildet sind und in einem Überlappungsbereich überlappen. Um die Wicklung der einzelnen Lagen auf dem Kern sicherzustellen, die anschließend den Fasergrundkörper für die Ausbildung des Spaltrohrs bilden, kann der zweidimensionale Vorformling gelegt werden, der anschließend in einem Stück auf den Kern aufgewickelt werden kann. In dem Vorformling sind somit sämtliche Lagen bzw. Bestandteile des Fasergrundkörpers in ihrer definierten Abfolge gelegt, sodass sich anschließend beim Aufwickeln des Vorformlings die gewünschte Anordnung der einzelnen Lagen auf dem Kern ergibt. Mit anderen Worten wird wenigstens ein erster Faserelementzuschnitt so auf wenigstens einen zweiten Faserelementzuschnitt gelegt, dass beim Aufwickeln des dadurch entstehenden Vorformlings der erste Faserelementzuschnitt eine erste Lage und der zweite Faserelementzuschnitt eine zweite Lage bildet.As described, the fiber base body can in principle have any number of fiber element cuts that form the individual layers or the individual layers of the fiber base body. It can be provided here that at least two fiber element cuts are placed into a two-dimensional preform, with at least two fiber element cuts being designed as a parallelogram or rhomboid and overlapping in an overlap area. In order to ensure the winding of the individual layers on the core, which then form the fiber base body for the formation of the can, the two-dimensional preform can be placed, which can then be wound onto the core in one piece. There are therefore in the preform All layers or components of the fiber base body are laid in their defined sequence, so that the desired arrangement of the individual layers on the core results when the preform is wound up. In other words, at least a first fiber element blank is placed on at least a second fiber element blank such that when the resulting preform is wound up, the first fiber element blank forms a first layer and the second fiber element blank forms a second layer.

In einem Überlappungsbereich überlappen die wenigstens zwei Faserelementzuschnitte, sodass diese in dem Überlappungsbereich miteinander verbunden werden können, beispielsweise um zu verhindern, dass sich die definierte Abfolge oder die Ausrichtung der Faserelementzuschnitte in dem Vorformling während des Aufwickeln verändert. Hierzu kann beispielsweise ein Bindermaterial verwendet werden, dass zwischen die Faserelementzuschnitte eingebracht wird und beispielsweise teilweise aktiviert wird, um die Anordnung des Vorformlings während des Aufwickelns zu fixieren.In an overlap area, the at least two fiber element cuts overlap so that they can be connected to one another in the overlap area, for example to prevent the defined sequence or the orientation of the fiber element cuts in the preform from changing during winding. For this purpose, for example, a binder material can be used that is introduced between the fiber element blanks and is, for example, partially activated in order to fix the arrangement of the preform during winding.

Hierbei kann ein teilweises Aktivieren des Bindermaterials ausreichen, sodass ein vollständiges Aktivieren des Bindermaterials beispielsweise erst in einem nachfolgenden Herstellungsschritt durchgeführt wird, insbesondere nach dem Aufwickeln, um in dem RTM-Prozess eine ausreichende Stabilität des Fasergrundkörpers sicherzustellen. Die Abfolge der Faserelementzuschnitte in dem Vorformling kann insbesondere so gewählt werden, dass der Faserwinkel der Einzelfasern in den einzelnen Lagen anschließend definiert ausgerichtet ist. Beispielsweise kann ein erster Faserelementzuschnitt unter einem Faserwinkel von +α ausgerichtete Einzelfasern aufweisen und ein zweiter Faserelementzuschnitt entsprechend umgekehrt auf dem ersten Faserelementzuschnitt aufgebracht werden, sodass dessen Einzelfasern um -α bezogen auf eine Tangentialrichtung bzw. Umfangsrichtung ausgerichtet sind.In this case, partial activation of the binder material may be sufficient, so that complete activation of the binder material is only carried out, for example, in a subsequent manufacturing step, in particular after winding, in order to ensure sufficient stability of the fiber base body in the RTM process. The sequence of fiber element cuts in the preform can in particular be selected so that the fiber angle of the individual fibers in the individual layers is then aligned in a defined manner. For example, a first fiber element blank can have individual fibers aligned at a fiber angle of +α and a second fiber element blank can be applied in reverse on the first fiber element blank, so that its individual fibers are aligned by -α with respect to a tangential direction or circumferential direction.

Wie beschrieben, kann der Faserwinkel, unter dem die Einzelfasern in den Faserelementzuschnitten ausgerichtet sind, beliebig gewählt werden, beispielsweise in Abhängigkeit von einer mechanischen Anforderung an das Spaltrohr bzw. an den Fasergrundkörper. Hierbei kann der Faserwinkel wenigstens eines Faserelementzuschnitts grundsätzlich zwischen 25° und 75° betragen, beispielsweise zwischen 45° und 60° ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es möglich verschiedene Faserelementzuschnitte mit verschiedenen Faserwinkeln zu verwenden. In dem zuvor beschriebenen Beispiel können zwei Faserelementzuschnitte mit demselben Faserwinkel verwendet werden, die jedoch unterschiedlich angeordnet sind, sodass durch die unterschiedlich angeordneten bzw. ausgerichteten Einzelfasern besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften des Fasergrundkörpers eingestellt werden können.As described, the fiber angle at which the individual fibers are aligned in the fiber element blanks can be chosen arbitrarily, for example depending on a mechanical requirement on the can or on the fiber base body. Here, the fiber angle of at least one fiber element cut can basically be between 25° and 75°, for example between 45° and 60°. In principle, it is possible to use different fiber element cuts with different fiber angles. In the example described above, two fiber element cuts with the same fiber angle can be used, but are arranged differently, so that particularly advantageous mechanical properties of the fiber base body can be set by the differently arranged or aligned individual fibers.

Wie bereits beschrieben, können mehrere Faserelementzuschnitte zu einem zweidimensionalen Vorformling gelegt werden. Nachfolgend werden Verstärkungselemente beschrieben, die grundsätzlich ebenfalls als Faserelementzuschnitte verstanden werden oder als solche ausgebildet sein können. Die Beschreibung in Bezug auf Faserelementzuschnitte ist somit auf Verstärkungselemente übertragbar und umgekehrt. Hierbei kann wenigstens ein Verstärkungselement, insbesondere zwei in Längsrichtung an gegenüberliegenden ersten Seiten angeordnete Verstärkungselemente, auf den Kern gewickelt werden. Der Kern kann, wie beschrieben, zylindrisch ausgebildet sein und weist somit zwei Seiten auf, die auch als Endflächen oder Deckel- und Bodenfläche des Kerns bezeichnet werden können. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann im Bereich einer solchen Seite bzw. Endfläche angeordnet werden.As already described, several fiber element blanks can be placed into a two-dimensional preform. Reinforcing elements are described below, which are fundamentally also understood to be fiber element blanks or can be designed as such. The description relating to fiber element cuts can therefore be transferred to reinforcing elements and vice versa. At least one reinforcing element, in particular two reinforcing elements arranged in the longitudinal direction on opposite first sides, can be wound onto the core. As described, the core can be cylindrical and therefore has two sides, which can also be referred to as end surfaces or top and bottom surfaces of the core. The at least one reinforcing element can be arranged in the area of such a side or end surface.

Im Speziellen können zwei Verstärkungselemente an den beiden Seiten angeordnet werden, die sich in Längsrichtung gegenüberliegen. Durch das Verstärkungselement, das als rechteckiges Band ausgebildet sein kann, wird eine lokale Aufdickung des Fasergrundkörpers und somit eine Verstärkung bewirkt. Ein solches Verstärkungselement kann insbesondere dazu beitragen, dass in Bereichen des Spaltrohrs, in denen das Spaltrohr nicht an einem Statorgrundkörper verklebt werden kann, eine erhöhte Steifigkeit bewirkt wird. Die Orientierung der Einzelfasern in dem Verstärkungselement kann grundsätzlich der Orientierung der Einzelfasern in den übrigen Faserelementzuschnitten entsprechen, beispielsweise demjenigen Faserelementzuschnitt, auf dem das Verstärkungselement in dem Vorformling angeordnet wird oder um denselben jedoch negativen Faserwinkel versetzt, wie zuvor in Bezug auf die wenigstens zwei Faserelementzuschnitte beschrieben.In particular, two reinforcing elements can be arranged on the two sides that are opposite each other in the longitudinal direction. The reinforcing element, which can be designed as a rectangular band, causes a local thickening of the fiber base body and thus a reinforcement. Such a reinforcing element can in particular help to bring about increased rigidity in areas of the can in which the can cannot be glued to a stator base body. The orientation of the individual fibers in the reinforcing element can in principle correspond to the orientation of the individual fibers in the remaining fiber element blanks, for example the fiber element blank on which the reinforcing element is arranged in the preform, or offset by the same, but negative, fiber angle, as previously described in relation to the at least two fiber element blanks .

Wie bereits beschrieben, kann ein Vorformling gebildet werden, der die Abfolge der Lagen bzw. Schichte in dem Fasergrundkörper festlegt und aus einzelnen Faserelementzuschnitten gebildet wird. Ein solcher Vorformling kann insbesondere aus einer definierten Abfolge von in Überlappungsbereichen überlappenden Faserelementzuschnitten und/oder Verstärkungselementen gelegt werden, wobei die einzelnen Faserelementzuschnitte und/oder Verstärkungselemente untereinander verbunden werden und der Vorformling auf den Kern gewickelt wird. Grundsätzlich kann somit eine Verbindung der einzelnen Bestandteile des Vorformlings sichergestellt werden.As already described, a preform can be formed which defines the sequence of layers in the fiber base body and is formed from individual fiber element cuts. Such a preform can in particular be laid from a defined sequence of fiber element cuts and/or reinforcing elements that overlap in overlap areas, the individual fiber element cuts and/or reinforcing elements being connected to one another and the preform being wound onto the core. In principle, a connection of the individual components of the preform can be ensured.

Beispielsweise wird, wie zuvor beschrieben, Bindermaterial zwischen den einzelnen Bestandteilen aufgetragen, das nach fertigem Legen des Vorformlings teilweise verfestigt werden kann, um die Anordnung der einzelnen Bestandteile des Vorformlings zu fixieren. Anschließend kann der Vorformling auf den Kern aufgewickelt werden und weiterverarbeitet werden. Die teilweise Aushärtung des Bindermaterials kann insbesondere temperaturgesteuert erfolgen. Hierbei kann das Bindermaterial eine erste (Binder-) Temperatur aufweisen, zu der das Bindermaterial teilweise verfestigt. Oberhalb der ersten Bindertemperatur kann das Bindermaterial eine zweite (Binder-) Temperatur aufweisen, die ein vollständiges Verfestigen des Bindermaterials bewirkt. Mit anderen Worten kann je nach Temperierung des Vorformlings erreicht werden, dass dieser fixiert oder vollständig ausgehärtet wird.For example, as described above, binder material is applied between the individual components, which can be partially solidified after the preform has been laid in order to fix the arrangement of the individual components of the preform. The preform can then be wound onto the core and further processed. The partial hardening of the binder material can be carried out in particular under temperature control. Here, the binder material can have a first (binder) temperature at which the binder material partially solidifies. Above the first binder temperature, the binder material can have a second (binder) temperature, which causes the binder material to solidify completely. In other words, depending on the temperature of the preform, it can be achieved that it is fixed or completely hardened.

Nach einer speziellen Ausgestaltung des beschriebenen Verfahrens kann der Vorformling als erste Schicht ein erstes Verstärkungselement und als zweite Schicht einen ersten Faserelementzuschnitt und als dritte Schicht einen zweiten Faserelementzuschnitt und als vierte Schicht ein zweites Verstärkungselement aufweisen, wobei sich die einzelnen Schichten teilweise überlappen. Wie beschrieben, überlappen jeweils zwei Schichten in einem Überlappungsbereich, in dem Bindermaterial aufgetragen werden kann bzw. aufgetragen sein kann, das nach dem Legen des Vorformlings aktiviert werden kann, um den Vorformling zu fixieren, sodass sich die einzelnen Schichten in dem Vorformling nicht relativ zueinander bewegen können, sodass diese ihre Position beim Aufwickeln auf den Kern behalten. Nach dem Aufwickeln kann der Vorformling vollständig ausgehärtet werden und den Fasergrundkörper bilden.According to a special embodiment of the method described, the preform can have a first reinforcing element as a first layer and a first fiber element cut as a second layer and a second fiber element cut as a third layer and a second reinforcing element as a fourth layer, the individual layers partially overlapping one another. As described, two layers each overlap in an overlap area in which binder material can be applied or can be applied, which can be activated after the preform has been laid in order to fix the preform so that the individual layers in the preform do not move relative to one another can move so that they retain their position when being wound onto the core. After winding, the preform can be fully cured and form the fiber base body.

Beispielsweise kann jeweils auf der Fläche eines Überlappungsbereichs Bindermaterial aufgetragen werden oder aufgetragen sein, die dem Mittelpunkt des Fasergrundkörpers zugewandt ist. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass kein Bindermaterial Berührung mit dem Kern besitzt, sondern Bindermaterial jeweils Kontakt zu dem Gelege hat, das heißt Bindermaterial nur zwischen Faserelementzuschnitten angeordnet ist. Zum Beispiel kann auf der ersten Schicht Bindermaterial auf der Seite aufgetragen sein, die in Richtung der zweiten Schicht ausgerichtet ist. Auf der zweiten Schicht kann wiederum Bindermaterial auf der Seite aufgetragen sein, die der dritten Schicht zugewandt ist. Auf der dritten Schicht kann Bindermaterial auf der Fläche aufgetragen sein, die der zweiten Schicht zugewandt ist und die vierte Schicht kann Bindermaterial auf der Fläche aufweisen, die der dritten Schicht zugewandt ist.For example, binder material can be applied or applied to the surface of an overlap area that faces the center of the fiber base body. This ensures in particular that no binder material is in contact with the core, but rather that binder material is in contact with the scrim, that is, binder material is only arranged between fiber element cuts. For example, the first layer may have binder material applied on the side oriented toward the second layer. Binder material can in turn be applied to the second layer on the side that faces the third layer. The third layer may have binder material applied to the surface facing the second layer and the fourth layer may have binder material applied to the surface facing the third layer.

Neben dem zuvor beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Spaltrohrs einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei ein nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellter, auf einen Kern gewickelter Fasergrundkörper, insbesondere in einem RTM-Prozess, mit einem Matrixmaterial injiziert und das Matrixmaterial ausgehärtet wird. Wie beschrieben, kann durch das zuvor beschriebene Verfahren ein Fasergrundkörper auf einem Kern bereitgestellt werden, aus dem anschließend ein Spaltrohr für eine elektrische Maschine hergestellt werden kann. Nachdem hierin beschriebenen Verfahren kann der auf dem Kern gewickelte Fasergrundkörper, mit einem Matrixmaterial injiziert und das Matrixmaterial anschließend, insbesondere temperaturgesteuert, ausgehärtet werden. Das Spaltrohr kann anschließend in eine elektrische Maschine eingebracht werden.In addition to the method described above, the invention relates to a method for producing a can of an electrical machine, in particular an electrical machine of a motor vehicle, wherein a fiber base body produced according to the method described above and wound on a core, in particular in an RTM process, with a matrix material injected and the matrix material is hardened. As described, the previously described method can be used to provide a fiber base body on a core, from which a can can then be produced for an electrical machine. According to the method described herein, the fiber base body wound on the core can be injected with a matrix material and the matrix material can then be cured, in particular under temperature control. The can can then be inserted into an electrical machine.

Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, die ein nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestelltes Spaltrohr aufweist. Sämtliche Einzelheiten, Vorteile und Merkmale, die in Bezug auf das Verfahren zur Herstellung eines Fasergrundkörpers, das Verfahren zur Herstellung eines Spaltrohrs und die elektrische Maschine beschrieben wurden sind vollständig untereinander austauschbar bzw. aufeinander übertragbar und miteinander kombinierbar.The invention further relates to an electrical machine which has a can produced according to the method described above. All details, advantages and features that have been described in relation to the method for producing a fiber base body, the method for producing a can and the electrical machine are completely interchangeable or transferable to one another and can be combined with one another.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 einen Verfahrensschritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Fasergrundkörpers für ein Spaltrohr einer elektrischen Maschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 einen weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens von 1;
3 einen weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens von 1, 2;
4 einen weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens von 1-3;
5 einen vergrößerten Ausschnitt einer Lage eines Fasergrundkörpers aus 4; und
6 einen Vorformling für ein Verfahren zur Herstellung eines Fasergrundkörpers für ein Spaltrohr einer elektrischen Maschine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to the figures. The figures are schematic representations and show:

1 a method step of a method for producing a fiber base body for a can of an electrical machine according to a first exemplary embodiment;
2 a further step of the process of 1 ;
3 a further step of the process of 1 , 2 ;
4 a further step of the process of 1-3 ;
5 an enlarged section of a layer of a fiber base body 4 ; and
6 a preform for a method for producing a fiber base body for a can of an electrical machine according to a second exemplary embodiment.

1 zeigt einen Verfahrensschritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Fasergrundkörpers 1 für ein Spaltrohr einer elektrischen Maschine. Dabei zeigt der in 1 abgebildete Verfahrensschritt eine beispielhafte Lage 2 des Fasergrundkörpers 1, die aus einem Faserelementzuschnitt 3 gebildet ist bzw. einen solchen umfasst. Grundsätzlich können beliebige Anzahlen von Lagen 2 für die Herstellung des Fasergrundkörpers 1 verwendet werden, wie nachfolgend anhand des zweiten Ausführungsbeispiels unter Bezug auf 6 beschrieben wird. Der Einfachheit halber wird das grundsätzliche Prinzip des Verfahrens anhand einer einzigen Lage 2 in Bezug auf die 1-5 beschrieben. Die Beschreibung ist entsprechend auf eine höhere Anzahl von Lagen 2 übertragbar. 1 shows a process step of a method for producing a fiber base body 1 for a can of an electrical machine. The in shows 1 The method step shown is an exemplary layer 2 of the fiber base body 1, which is formed from or comprises a fiber element blank 3. Basically Any number of layers 2 can be used for the production of the fiber base body 1, as described below with reference to the second exemplary embodiment 6 is described. For the sake of simplicity, the basic principle of the method is based on a single layer 2 in relation to 1-5 described. The description can be transferred to a higher number of layers 2.

Wie 1 entnommen werden kann, ist der Faserelementzuschnitt 3 in Form eines Parallelogramms bzw. eines Rhomboids ausgebildet, beispielsweise durch an und für sich bekannte Verfahren zugeschnitten. Der Faserelementzuschnitt 3 ist aus einem Fasermaterial hergestellt und kann beispielsweise ein Gewebe oder ein Gelege bilden, wobei in dem Faserelementzuschnitt 3 eine Vielzahl an Einzelfasern 4 (vgl. 5) verlaufen, die grundsätzlich die mechanischen Eigenschaften des Faserelementzuschnitts 3 definieren. Der Faserelementzuschnitt 3 weist zwei erste Seiten 5 und zwei zweite Seiten 6 auf. Hierbei sind die ersten Seiten 5 jeweils gleich lang und die zweiten Seiten 6 jeweils gleich lang.How 1 can be removed, the fiber element blank 3 is designed in the form of a parallelogram or a rhomboid, for example cut by methods known per se. The fiber element blank 3 is made from a fiber material and can, for example, form a fabric or a scrim, with a large number of individual fibers 4 in the fiber element blank 3 (cf. 5 ), which basically define the mechanical properties of the fiber element blank 3. The fiber element blank 3 has two first sides 5 and two second sides 6. The first pages 5 are each the same length and the second pages 6 are each the same length.

Der Faserelementzuschnitt 3 kann in einer Wickelrichtung 7 auf einen Kern 8 (vgl. 2, 3), der in diesem Ausführungsbeispiel zylindrisch ist, aufgewickelt werden. Die Wickelrichtung 7 kann auch entgegengesetzt der in 1-3 gewählten Wickelrichtung 7 verlaufen. Mit anderen Worten wird eine Spitze 9 des als Parallelogramm ausgebildeten Faserelementzuschnitts 3 zuerst auf den Kern 8 gewickelt. Dabei ergibt sich, dass die erste Seite 5 in Umfangsrichtung auf die Außenfläche bzw. Mantelfläche des Kerns 8 aufgewickelt wird und somit die erste Seite 5 im aufgewickelten Zustand in Umfangsrichtung bzw. in Tangentialrichtung ausgerichtet und an der Endfläche des Kerns angeordnet ist.The fiber element blank 3 can be placed in a winding direction 7 onto a core 8 (cf. 2 , 3 ), which is cylindrical in this exemplary embodiment, can be wound up. The winding direction 7 can also be opposite to that in 1-3 selected winding direction 7. In other words, a tip 9 of the fiber element blank 3 designed as a parallelogram is first wound onto the core 8. The result is that the first side 5 is wound in the circumferential direction onto the outer surface or lateral surface of the core 8 and thus the first side 5 in the wound state is aligned in the circumferential direction or in the tangential direction and is arranged on the end surface of the core.

Lediglich beispielhaft ist in 2 ein Verfahrensschritt dargestellt, der nicht notwendigerweise eingenommen werden muss. Hierbei ist der Kern 8 im Verhältnis zu dem Faserelementzuschnitt 3 abgebildet. Ersichtlich sind die Endflächen des grundsätzlich zylindrischen Kerns 8 parallel zu den ersten Seiten 5 des Faserelementzuschnitts 3 ausgerichtet. Somit ergibt sich beim Aufwickeln des Faserelementzuschnitts 3 auf den Kern 8, dass die ersten Seiten 5 in Umfangsrichtung verlaufen und die zweiten Seiten 6 demgegenüber unter einem Winkel angeordnet und aufgewickelt sind.Just an example is in 2 a procedural step that does not necessarily have to be taken. Here, the core 8 is shown in relation to the fiber element blank 3. As can be seen, the end surfaces of the basically cylindrical core 8 are aligned parallel to the first sides 5 of the fiber element blank 3. When winding the fiber element blank 3 onto the core 8, the result is that the first sides 5 run in the circumferential direction and the second sides 6 are arranged and wound up at an angle.

In 3 ist ein Verfahrensschritt dargestellt, in dem der Faserelementzuschnitt 3 bereits ca. zur Hälfte auf den Kern 8 aufgewickelt wurde, d.h., dass die Spitze 9 bereits auf den Kern 8 aufgewickelt ist. Aus der in 3 gewählten Darstellung ist ersichtlich, dass die zweite Seite 6 bzw. beide zweiten Seiten 6 schräg auf den Kern 8 aufgewickelt werden, sodass sich ein Stoß 10 zwischen den beiden zweiten Seiten 6 auf der Mantelfläche des Kerns 8 ausbildet. Der Stoß 10, der auch als Trennebene oder Trennlinie bezeichnet oder erachtet werden kann, beschreibt daher eine Schraubenform auf dem Mantel des Kerns 8.In 3 a process step is shown in which the fiber element blank 3 has already been wound approximately halfway onto the core 8, that is, the tip 9 has already been wound onto the core 8. From the in 3 The representation chosen shows that the second side 6 or both second sides 6 are wound obliquely onto the core 8, so that a joint 10 is formed between the two second sides 6 on the lateral surface of the core 8. The joint 10, which can also be referred to as a parting plane or parting line, therefore describes a helical shape on the jacket of the core 8.

Der Faserwinkel 11, der die Orientierung der Einzelfasern 4 in dem Faserelementzuschnitt 3 beschreibt, ist so gewählt, dass die Einzelfasern 4 parallel zu den zweiten Seiten 6 angeordnet sind. Daraus ergibt sich, dass die Einzelfasern 4 parallel zu den zweiten Seiten 6 und somit parallel zu dem Stoß 10 verlaufen. Mit anderen Worten verläuft der Stoß 10 parallel zu den Einzelfasern 4 zwischen zwei Einzelfasern 4. Im Bereich des Stoßes 10 grenzen somit keine Enden der Einzelfasern 4 aneinander an, sondern der Stoß 10 bildet einen Zwischenraum zwischen zwei Einzelfasern 4, wie er im übrigen Faserelementzuschnitt 3 ebenso vorliegt, sodass sich die mechanischen Eigenschaften der Lage 2 des Fasergrundkörpers 1 gegenüber einer Ausgestaltung in der Enden der Faserelementzuschnitte 3 an dem Stoß 10 aneinander angrenzen bzw. aufeinander treffen verbessern lassen. Der Faserwinkel 11 kann beispielsweise als Orientierung der Einzelfasern 4 relativ zu der ersten Seite 5 verstanden werden. Ebenso ist es möglich, den Faserwinkel 11 bezogen auf die Tangentialrichtung, Radialrichtung oder Umfangsrichtung zu definieren.The fiber angle 11, which describes the orientation of the individual fibers 4 in the fiber element blank 3, is selected so that the individual fibers 4 are arranged parallel to the second sides 6. This means that the individual fibers 4 run parallel to the second sides 6 and thus parallel to the joint 10. In other words, the joint 10 runs parallel to the individual fibers 4 between two individual fibers 4. In the area of the joint 10, no ends of the individual fibers 4 adjoin one another, but the joint 10 forms an intermediate space between two individual fibers 4, as in the rest of the fiber element blank 3 is also present, so that the mechanical properties of the layer 2 of the fiber base body 1 can be improved compared to a configuration in which the ends of the fiber element blanks 3 adjoin or meet one another at the joint 10. The fiber angle 11 can be understood, for example, as the orientation of the individual fibers 4 relative to the first side 5. It is also possible to define the fiber angle 11 in relation to the tangential direction, radial direction or circumferential direction.

4 zeigt den vollständig auf den Kern 8 aufgewickelten Faserelementzuschnitt 3, wobei ersichtlich der Stoß 10 schraubenförmig in Umfangsrichtung verläuft. Wie bereits eingangs beschrieben, ist es grundsätzlich möglich, eine beliebige weitere Anzahl an Lagen 2 von Faserelementzuschnitten 3 vorzusehen, was nachfolgend in Bezug auf 6 beschrieben wird. Aus 5 ist ein vergrößertes Detail V aus 4 abgebildet, in der die Einzelfasern 4 vergrößert dargestellt sind. Hierbei ist der Stoß 10 ersichtlich zwischen zwei Einzelfasern 4 ausgebildet und verläuft parallel zu diesen, wie durch eine strichlierte Linie verdeutlich ist. Der Stoß 10 stellt mit anderen Worten einen Zwischenraum zwischen zwei Einzelfasern 4 dar, sodass über den gesamten Fasergrundkörper 1, beispielsweise dessen axiale Länge, keine Unterbrechung von Einzelfasern 4 vorliegt, sondern diese in ihrer Orientierung, nämlich unter dem Faserwinkel 11 auf dem Kern 8 aufgezogen sind und somit die Enden der Einzelfasern 4 ausschließlich im Bereich der axialen Enden des Fasergrundkörpers 1 liegen. 4 shows the fiber element blank 3 completely wound onto the core 8, whereby the joint 10 can be seen running helically in the circumferential direction. As already described at the beginning, it is fundamentally possible to provide any additional number of layers 2 of fiber element blanks 3, which will be discussed below with reference to 6 is described. Out of 5 is an enlarged detail V 4 shown, in which the individual fibers 4 are shown enlarged. Here, the joint 10 is clearly formed between two individual fibers 4 and runs parallel to them, as is illustrated by a dashed line. In other words, the joint 10 represents an intermediate space between two individual fibers 4, so that over the entire fiber base body 1, for example its axial length, there is no interruption of individual fibers 4, but rather these are pulled onto the core 8 in their orientation, namely at the fiber angle 11 are and thus the ends of the individual fibers 4 lie exclusively in the area of the axial ends of the fiber base body 1.

Wie zuvor beschrieben, kann der Fasergrundkörper 1 grundsätzlich aus einer beliebigen Anzahl an Lagen 2 bestehen bzw. eine solche beliebige Anzahl an Lagen 2 aufweisen. 6 zeigt einen Vorformling 12 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Mit dem Vorformling 12 können mehrere Lagen 2 ausgeführt werden, die nachfolgend in Bezug auf den zweidimensionalen Vorformling 12 als Schichten 13-16 bezeichnet werden. Wird der zweidimensionale Vorformling 12 mit seinen Schichten 13-16 auf den Kern 8 gewickelt, ergeben sich daraus beispielhaft mehrere Lagen 2, wie diese zuvor in Bezug auf 1-5 am Beispiel der einzigen Lage 2 des Faserelementzuschnitts 3 beschrieben wurden.As described above, the fiber base body 1 can basically consist of any number of layers 2 or have any such number of layers 2. 6 shows a preform 12 according to a second embodiment game. With the preform 12, several layers 2 can be implemented, which are referred to below as layers 13-16 in relation to the two-dimensional preform 12. If the two-dimensional preform 12 with its layers 13-16 is wound onto the core 8, this results in several layers 2, for example, as described above in relation to 1-5 were described using the example of the single layer 2 of the fiber element blank 3.

Da nachfolgend vier Faserelementzuschnitte 3 verwendet werden, um die vier Schichten 13-16 auszubilden, wird der erste als Parallelogramm ausgebildete Faserelementzuschnitt 3 als „erster Faserelementzuschnitt 3“ bezeichnet, der zweite als Parallelogramm ausgebildete Faserelementzuschnitt 3 wird als „zweiter Faserelementzuschnitt 17“ bezeichnet und die beiden als Verstärkungselemente ausgebildeten Faserelementzuschnitte 3 werden als „erstes Verstärkungselement 18“ und „zweites Verstärkungselement 19“ bezeichnet. Hierbei sei noch einmal darauf hingewiesen werden, dass der erste Faserelementzuschnitt 3, der zweite Faserelementzuschnitt 17 um die Verstärkungselemente 18, 19 allesamt Faserelementzuschnitte 3 im Sinne der vorausgehenden Beschreibung sind.Since four fiber element blanks 3 are subsequently used to form the four layers 13-16, the first fiber element blank 3 designed as a parallelogram is referred to as "first fiber element blank 3", the second fiber element blank 3 designed as a parallelogram is referred to as "second fiber element blank 17" and the The two fiber element blanks 3 designed as reinforcing elements are referred to as “first reinforcing element 18” and “second reinforcing element 19”. It should be pointed out again that the first fiber element blank 3 and the second fiber element blank 17 around the reinforcing elements 18, 19 are all fiber element blanks 3 in the sense of the previous description.

Der zweidimensionale Vorformling 12 bildet eine definierte Abfolge der Schichten 13-16, die, wie in 6 gezeigt, oder umgekehrt in Bezug auf die Reihenfolge gelegt werden können. Hierbei ist ebenso entscheiden, in welcher Wickelrichtung 7 der Vorformling 12 anschließend auf den Kern 8 aufgewickelt wird, da dies entsprechend die Reihenfolge der Schichten 13-16 festlegt.The two-dimensional preform 12 forms a defined sequence of layers 13-16, which, as in 6 shown, or can be placed the other way around in relation to the order. It is also necessary to decide in which winding direction 7 the preform 12 is then wound onto the core 8, as this determines the order of the layers 13-16.

Um den zweidimensionalen Vorformling 12 zu legen, kann zunächst das zweite Verstärkungselement 19 bereitgestellt werden, wobei in einem ersten Überlappungsbereich 20 der zweite Faserelementzuschnitt 17 auf das zweite Verstärkungselement 19 aufgelegt wird, sodass sich das zweite Verstärkungselement 19 und der zweite Faserelementzuschnitt 17 in dem ersten Überlappungsbereich 20 überlappen. Anschließend kann ein erster Faserelementzuschnitt 3 auf den zweiten Faserelementzuschnitt 17 aufgelegt werden, wobei sich der zweite Faserelementzuschnitt 17 und der erste Faserelementzuschnitt 3 in einem zweiten Überlappungsbereich 21 überlappen. Schließlich kann das erste Verstärkungselement 18 in einem dritten Überlappungsbereich 22 auf den ersten Faserelementzuschnitt 3 aufgelegt werden, sodass sich der Vorformling 12 ergibt. In den Überlappungsbereichen 20-22 kann Bindermaterial bereitgestellt werden, sodass bei Temperierung des Vorformlings 12 über eine erste Bindertemperatur ein Fixieren des Vorformlings 12 ergibt, sodass die einzelnen Schichten 13-16 nicht mehr verändert bzw. relativ zueinander bewegt werden können.In order to place the two-dimensional preform 12, the second reinforcing element 19 can first be provided, with the second fiber element blank 17 being placed on the second reinforcing element 19 in a first overlap region 20, so that the second reinforcing element 19 and the second fiber element blank 17 are in the first overlap region 20 overlap. A first fiber element blank 3 can then be placed on the second fiber element blank 17, with the second fiber element blank 17 and the first fiber element blank 3 overlapping in a second overlap region 21. Finally, the first reinforcing element 18 can be placed on the first fiber element blank 3 in a third overlap region 22, so that the preform 12 results. Binder material can be provided in the overlap areas 20-22, so that when the preform 12 is heated above a first binder temperature, the preform 12 is fixed, so that the individual layers 13-16 can no longer be changed or moved relative to one another.

Wird nun, wie dargestellt, in der Wickelrichtung 7 der zweidimensionale Vorformling 12 auf den Kern 8 aufgewickelt, wird eine erste Schicht 13 aus dem ersten Verstärkungselement 18 gebildet, wobei der erste Faserelementzuschnitt 3 die zweite Schicht 14 bildet, der zweite Faserelementzuschnitt 17 die dritte Schicht 15 bildet und das zweite Verstärkungselement 19 die vierte Schicht 16 bildet. Hierbei sind die beiden Verstärkungselemente 18, 19 an gegenüberliegenden Seiten bzw. Endflächen des Kerns 8 angeordnet. Die Länge der beiden Verstärkungselemente 18, 19 entspricht hierbei zweimal dem Umfang des Kerns 8, sodass zwei Lagen in der ersten Schicht 13 und der vierten Schicht 16 ausgebildet werden. Insgesamt wird der Fasergrundkörper somit aus sieben Lagen 2 gebildet, die jedoch nicht durchgängig über die gesamte Länge vorliegen.If, as shown, the two-dimensional preform 12 is wound onto the core 8 in the winding direction 7, a first layer 13 is formed from the first reinforcing element 18, the first fiber element blank 3 forming the second layer 14, the second fiber element blank 17 forming the third layer 15 forms and the second reinforcing element 19 forms the fourth layer 16. Here, the two reinforcing elements 18, 19 are arranged on opposite sides or end surfaces of the core 8. The length of the two reinforcing elements 18, 19 corresponds to twice the circumference of the core 8, so that two layers are formed in the first layer 13 and the fourth layer 16. Overall, the fiber base body is thus formed from seven layers 2, which, however, are not present continuously over the entire length.

Der erste Faserelementzuschnitt 3 und der zweite Faserelementzuschnitt 17 sind gegengleich angeordnet, sodass die Faserwinkel 11 einmal +α bei dem ersten Faserelementzuschnitt 3 und einmal -α bei dem zweiten Faserelementzuschnitt 17 betragen. Beide Faserelementzuschnitte 3, 17 werden jedoch mit einer Spitze 9 auf den Kern 8 aufgewickelt, nämlich mit ihren ersten Seiten 5 parallel zu den Endflächen des Kerns 8. Ist der Vorformling 12 vollständig auf den Kern 8 aufgewickelt, kann die Temperierung des Vorformling 12 über die zweite Bindertemperatur erfolgen, sodass ein vollständiges Aushärten des Bindermaterials erfolgen kann.The first fiber element blank 3 and the second fiber element blank 17 are arranged in opposite directions, so that the fiber angles 11 are +α in the first fiber element blank 3 and -α in the second fiber element blank 17. However, both fiber element blanks 3, 17 are wound onto the core 8 with a tip 9, namely with their first sides 5 parallel to the end surfaces of the core 8. If the preform 12 is completely wound onto the core 8, the temperature control of the preform 12 can be carried out via the second binder temperature so that the binder material can completely harden.

Bei der Anordnung bzw. Bereitstellung des Bindermaterials kann insbesondere vorgesehen sein, dass das erste Verstärkungselement 18, d.h. die erste Schicht 13, Bindermaterial im dritten Überlappungsbereich 22 aufweist, nämlich auf der Fläche, die dem ersten Faserelementzuschnitt 3 zugewandt ist. Der erste Faserelementzuschnitt 3 kann Bindermaterial im dritten Überlappungsbereich 22 aufweisen, der dem ersten Verstärkungselement 18 zugewandt ist oder ausschließlich Bindermaterial im zweiten Überlappungsbereich 21 aufweisen, der dem zweiten Faserelementzuschnitt 17 zugewandt ist.When arranging or providing the binder material, it can be provided in particular that the first reinforcing element 18, i.e. the first layer 13, has binder material in the third overlap region 22, namely on the surface that faces the first fiber element blank 3. The first fiber element blank 3 can have binder material in the third overlap region 22, which faces the first reinforcing element 18, or can exclusively have binder material in the second overlap region 21, which faces the second fiber element blank 17.

Der zweite Faserelementzuschnitt 17 kann Bindermaterial im zweiten Überlappungsbereich 21 aufweisen, wo das Bindermaterial dem ersten Faserelementzuschnitt 3 zugewandt ist oder Bindermaterial in dem ersten Überlappungsbereich 20 aufweisen, wo das Bindermaterial dem zweiten Verstärkungselement 19 zugewandt ist. Schließlich kann das zweite Verstärkungselement 19 Bindermaterial in dem ersten Überlappungsbereich 20 aufweisen, nämlich auf der Fläche, die dem zweiten Faserelementzuschnitt 17 zugewandt ist. Die beschriebenen Bereiche, in denen Bindermaterial vorgesehen sein kann, können auch alle in Kombination vorliegen. Dadurch wird sichergestellt, dass Bindermaterial auf denjenigen Flächen der einzelnen Faserelementzuschnitte 3 angeordnet ist, die der Mitte des Fasergrundkörpers 1 zugewandt sind. Dadurch wird verhindert, dass Bindermaterial auf den Kern 8 gelangt, sodass anschließend ein problemloses Entformen möglich ist.The second fiber element blank 17 may have binder material in the second overlap region 21, where the binder material faces the first fiber element blank 3, or may have binder material in the first overlap region 20, where the binder material faces the second reinforcing element 19. Finally, the second reinforcing element 19 can have binder material in the first overlap region 20, namely on the surface that faces the second fiber element blank 17. The areas described in which binder material can be provided can also all be present in combination. This ensures that Bin dermaterial is arranged on those surfaces of the individual fiber element blanks 3 which face the center of the fiber base body 1. This prevents binder material from getting onto the core 8, so that it can then be removed from the mold without any problems.

Die Höhe 23 des ersten Faserelementzuschnitts 3 und des zweiten Faserelementzuschnitts 17 entspricht der axialen Länge des Fasergrundkörpers 1 bzw. des späteren Spaltrohrs. Die Höhe 23 ergibt sich beispielsweise aus h_a = b ∗ sin α, wobei, wie beschrieben, α dem Faserwinkel 11, also demjenigen Winkel zwischen der ersten Seite 5 und der zweiten Seite 6 und „b“ der Länge der zweiten Seite 6 entspricht. Die Länge 24 entspricht beispielsweise zweimal der Länge der ersten Seite 5 der Faserelementzuschnitte 3, 17 und somit zweimal dem Umfang des Kerns 8 bzw. des Fasergrundkörpers 1.The height 23 of the first fiber element blank 3 and the second fiber element blank 17 corresponds to the axial length of the fiber base body 1 or the later can. The height 23 results, for example, from h _a = b ∗ sin α, where, as described, α corresponds to the fiber angle 11, i.e. the angle between the first side 5 and the second side 6, and “b” corresponds to the length of the second side 6. The length 24, for example, corresponds to twice the length of the first side 5 of the fiber element blanks 3, 17 and thus twice the circumference of the core 8 or the fiber base body 1.

Der Fasergrundkörper 1, der nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, kann anschließend einem weiteren Prozessschritt zur Herstellung eines Spaltrohrs für eine elektrische Maschine bereitgestellt werden. In seinem solchen Herstellungsverfahren wird der Fasergrundkörper 1 üblicherweise, beispielsweise in einem sogenannten RTM-Prozess, mit einem Matrixmaterial getränkt, welches Matrixmaterial anschließend, zum Beispiel durch Temperierung, ausgehärtet werden kann. Anschließend oder während der Herstellung kann das durch das zuvor beschriebene Verfahren hergestellte Spaltrohr in eine elektrische Maschine eingesetzt werden, sodass eine solche elektrische Maschinen ein zuvor beschriebenes Spaltrohr aufweist.The fiber base body 1, which was produced according to one of the previously described methods, can then be provided for a further process step for producing a can for an electrical machine. In such a production process, the fiber base body 1 is usually impregnated, for example in a so-called RTM process, with a matrix material, which matrix material can then be hardened, for example by tempering. Subsequently or during production, the can produced by the previously described method can be inserted into an electrical machine, so that such an electrical machine has a previously described can.

Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar.The advantages, details and features shown in the individual exemplary embodiments can be combined with one another in any way, interchangeable with one another and transferable to one another.

BezugszeichenReference symbols

11: FasergrundkörperFiber base body
22: LagePosition
33: FaserelementzuschnittFiber element cutting
44: EinzelfaserSingle fiber
55: erste Seitefirst page
66: zweite Seitesecond page
77: Wickelrichtungwinding direction
88th: Kerncore
99: SpitzeGreat
1010: StoßPush
1111: FaserwinkelFiber angle
1212: Vorformlingpreform
13-1613-16: Schichtlayer
1717: zweiter Faserelementzuschnittsecond fiber element cut
18, 1918, 19: VerstärkungselementReinforcement element
20-2220-22: ÜberlappungsbereichOverlap area
2323: HöheHeight
2424: Längelength

Claims

Method for producing a fiber base body (1) for a can of an electrical machine, in particular an electrical machine of a motor vehicle, wherein at least one layer (2) of the fiber base body (1) is wound by winding at least one, in particular cut, fiber element blank (3, 17). a core (8) is produced, which fiber element blank (3, 17) has a plurality of parallel-aligned individual fibers (4), characterized in that the at least one fiber element blank (3, 17) is wound onto the core (8) in such a way that in a wound state of the fiber element blank (3, 17), a joint (10) between two sections of the fiber element blank (3, 17) runs parallel to the individual fibers (4) of the fiber element blank (3, 17).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the at least one fiber element blank (3, 17) is designed as a parallelogram or rhomboid, with the fiber element blank (3, 17) facing the core (8) with a first side (5) aligned in the circumferential direction of the core (8). is wrapped.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the length of the first side (5) of the fiber element blank (3, 17) is equal to the circumference of the fiber base body (1) and / or the height (23) of the fiber element blank (3, 17) is equal to the length of the fiber base body (1 ) is trained.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least two fiber element blanks (3, 17) are placed into a two-dimensional preform (12), with at least two fiber element blanks (3, 17) being designed as a parallelogram or rhomboid and in an overlap area (20 -22) overlap.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber angle (11) of at least one fiber element Section (3, 17) is formed between 25°-75°, in particular 45°-60°.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one reinforcing element (18, 19), in particular two reinforcing elements (18, 19) arranged in the longitudinal direction on opposite first sides, are wound onto the core (8).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a two-dimensional preform (12) is laid from a defined sequence of fiber element blanks (3, 17) and/or reinforcing elements (18, 19) overlapping in overlap areas (20-22), the individual fiber element blanks (3, 17) and/or reinforcing elements (18, 19) are connected to one another and the preform (12) is wound onto the core (8).

Procedure according to Claim 7 , characterized in that the preform (12) has a first reinforcing element (18) as a first layer (13) and a first fiber element blank (3) as a second layer (14) and a second fiber element blank (17) as a third layer (15) and as fourth layer (16) has a second reinforcing element (19), the individual layers (13-16) partially overlapping.

Method for producing a gap ear of an electrical machine, in particular an electrical machine of a motor vehicle, wherein a fiber base body (1) which is produced by a method according to one of the preceding claims and is wound onto a core (8), in particular in an RTM process, with a matrix material injected and the matrix material is hardened.

Electrical machine, comprising a can produced by a method according to the preceding claim.