EP3616809A1 - Process for the preparation of sintering material, sintering device and method for producing an electrical machine - Google Patents

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EP3616809A1
EP3616809A1 EP18192005.9A EP18192005A EP3616809A1 EP 3616809 A1 EP3616809 A1 EP 3616809A1 EP 18192005 A EP18192005 A EP 18192005A EP 3616809 A1 EP3616809 A1 EP 3616809A1
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EP
European Patent Office
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sintering
sintered
sintered product
product surface
furnace
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18192005.9A
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Jörg Dr. Buschbeck
Gotthard Dr. Rieger
Carsten Dr. Schuh
Thomas Dr. Soller
Rolf Vollmer
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a method for producing sintered products and a sintering device and a method for producing an electrical machine.
  • Stencil printing is a novel method for producing sintered products, in particular magnetic sheets for electrical machines.
  • a printing paste is first formed from metal powders, which is subsequently processed by means of a stencil printing technique to form a green body in the form of a thick layer. This green body is then subjected to thermal treatment, i.e. by means of debinding and sintering, converted into a metallic and possibly structured sheet.
  • sintering is carried out by means of a sintering tool which has at least one sintered product surface for contacting the sintered product.
  • the sintered product surface is set in vibration during sintering and / or debinding.
  • the vibration which is brought about according to the invention during sintering and / or debinding forms an alternative to separating agents, to reduce the positive and / or non-positive connection of sintered product and a sintered product surface of the sintering tool.
  • frictional forces between the sintered product and the sintered product surface can be reduced.
  • a homogeneous shrinkage of the sintered product on or in the sintering tool can be achieved, so that a sintered product with high geometric accuracy and reduced distortion results.
  • the postprocessing effort is consequently significantly reduced in comparison to previously known methods for producing a sintered product.
  • a release agent can be dispensed with, so that large-area and / or geometrically complex sintered products can also be manufactured with high geometric accuracy.
  • non-circular and non-rotationally symmetrical or complex structures can be manufactured according to the invention as geometrically true sintered products.
  • the method according to the invention can also be used to produce in a particularly cost-effective manner, since the manufacturing costs are reduced significantly according to the invention due to the dispensability of a release agent.
  • the sintered product surface is preferably set in vibration by coupling acoustic waves into the sintered tool. Vibration of the sintered product surface can be caused particularly easily by means of acoustic waves. Acoustic waves advantageously bring about a dynamic relative movement of locations on the sintered product surface by means of minimal deflection vibrations, which cause a relative displacement of the sintered product surface and a surface of the sintered product lying against it, which, however, do not cause a shift in the temporal center position of the sintered product surface.
  • the acoustic waves comprise at least surface waves.
  • locations of the sintered surface advantageously oscillate in the direction of the planar extensions of the sintered product surface in the stationary state, ie in the directions of extension of the tangential plane to the Sinter product surface, as well as in the direction perpendicular to these directions. In this way, adhesions between the sintered product and the sintered product surface are particularly effectively avoided.
  • the sintering tool expediently has a sintering support and the sintered product surface is formed with a supporting surface of the sintering support.
  • a contact surface is particularly suitably adapted for the sintering and debinding of layers, flat parts and sheets, such as in particular rotor sheets.
  • an actuator in particular an acoustic wave source, preferably an interdigital transducer, is preferably used, which is or is arranged on the sintered product surface to excite vibration.
  • an interdigital transducer is advantageously particularly suitable for exciting acoustic vibrations in the manner of surface waves on a surface.
  • sintering is carried out in a furnace and the actuator is provided inside and / or outside the furnace and is coupled to the sintered product surface in a manner that excites vibrations.
  • Actuators arranged inside the furnace or outside the furnace can expediently be used, which bear against the sintered product surface by means of extensions or force couplings and couple in vibrations such as in particular acoustic waves, preferably by means of positive and / or frictional engagement.
  • sintering is preferably carried out in the form of a tunnel kiln.
  • an actuator for generating vibrations on the sintered product surface can advantageously be provided, which actuator is moved into the furnace together with the sintering tool, preferably by means of an assembly line.
  • the actuator is advantageously controlled, preferably as a function of a temperature during sintering and / or debinding and / or of a speed of the sintering tool entering and / or passing through or through the furnace.
  • the actuator is expediently controlled by setting at least one excitation intensity of vibrations or a chronological sequence of operating and resting phases of the actuator.
  • a layer in particular a rotor plate, is preferably sintered.
  • a layer in particular a rotor plate
  • high geometric accuracy and low-distortion production are particularly relevant.
  • production using release agents in the case of complex sintered products is difficult to accomplish, so that the method according to the invention offers a particularly accurate and cost-effective solution in this development.
  • a layer to be sintered in particular the rotor plate, is printed before it is sintered, in particular by means of stencil printing.
  • the sintering device according to the invention is designed in particular to carry out the method according to the invention as described above.
  • the sintering device according to the invention suitably comprises a sintering tool with a sintered product surface and an actuator which is vibration-coupled to the sintered product surface.
  • the sintering device expediently also comprises a furnace which is designed for sintering.
  • the actuator suitably comprises an acoustic wave source for exciting acoustic waves, in particular an interdigital transducer.
  • the sintering tool advantageously comprises a sintered support with a support surface and the sintered product surface is formed with the support surface of the sintered support.
  • a rotor of the electrical machine is manufactured.
  • the rotor is formed with one or more rotor plates, which are produced by a method according to the invention as described above.
  • the inventive manufacturing device 10 shown is used for the inventive manufacturing of a magnetic sheet 20 for an electrical machine.
  • the manufacturing device 10 comprises a support 30 on which the magnetic sheet 20 is printed.
  • a printing paste containing metal particles is used, which is printed on the support 30 as a green body by means of stencil printing technology.
  • the separating agent layer 40 can also be omitted and the green body lies directly on the support 30.
  • the support 30 is placed together with the green body for the subsequent metal sheet 20 and the separating agent layer 40 on a conveyor belt 50, which moves the support 30 through a debinding and sintering furnace 60 in the form of a tunnel furnace.
  • the support 30 can also be placed on a frame which is placed in a debinding and sintering furnace in the form of a chamber furnace.
  • the edition 30 is in Fig. 1 illustrated embodiment passed through the debinding and sintering furnace 60 by means of the conveyor belt 50.
  • An excitation source 70 for excitation of surface acoustic waves is arranged in the support 30 on the support 30.
  • the excitation source 70 is, for example, an interdigital transducer, and can also be implemented as another actuator in further exemplary embodiments, not shown.
  • the excitation source 70 is formed on a flat side 80 of the support 30 close to the green body.
  • the excitation source 70 can form acoustic surface waves on the flat side 80 of the support 30 close to the green body, so that adhesion of the support 30 and the release agent layer 40 and of the green body and release agent layer 40 as well as adhesion of the later metal sheet 20 to the release agent layer 40 is effectively prevented.
  • the excitation source 70 does not necessarily work continuously in the method according to the invention, but is signal-connected in the exemplary embodiment shown by means of radio signals to a control device 100, which the excitation source 70 depends on the temperature of the debinding and sintering oven 60 and on the speed of the conveyor belt 50 or else controls a given program.
  • the surface waves are emitted at intervals and / or with variable intensity.
  • the excitation source 70 can also be arranged separately from the support 30, for example outside the tunnel furnace his.
  • the acoustic waves can be guided into the tunnel furnace by means of extensions at the excitation source 70 and transmitted to the flat side 80 of the support 30.
  • the support 30 can in principle also be vibrated with bulk acoustic waves.
  • the metal sheets 20 are sintered.
  • the metal sheets 20 produced according to the invention are joined and sintered and thus form a rotor of an electrical machine manufactured according to the invention in the form of an electric motor 400.
  • the electric machine is a generator in further exemplary embodiments that are not specifically shown.
  • the electric motor 400 comprises a stator 420, within which a rotor 410 formed with the metal sheets 20 is rotatably mounted.
  • the electric machine 400 is used to drive a hybrid electric aircraft.
  • the electrical machine 400 can be provided for driving another electrical vehicle or as an electric motor in another industrial system.

Abstract

Bei dem Verfahren zur Herstellung von Sinterzeug wird mittels eines Sinterwerkzeugs gesintert, welches eine Sinterzeugfläche zur Anlage des Sinterzeugs aufweist, und die Sinterzeugfläche wird beim Sintern in Vibration versetzt.Die Sintereinrichtung ist insbesondere zur Durchführung eines solchen Verfahrens ausgebildet und umfasst ein Sinterwerkzeug mit einer Sinterzeugfläche und einen Aktor, welcher mit der Sinterzeugfläche vibrationsgekoppelt ist.Bei dem Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine wird ein Rotor der elektrischen Maschine gefertigt und insbesondere der Rotor mit einem oder mehreren nach einem Verfahren zur Herstellung von Sinterzeug hergestellten Rotorblechen gebildet wird.In the method for producing sintered product, sintering is carried out by means of a sintering tool which has a sintered product surface for the sintered product to rest on, and the sintered product surface is set in vibration during sintering an actuator which is vibration-coupled to the sintered product surface. In the method for producing an electrical machine, a rotor of the electrical machine is produced, and in particular the rotor is formed with one or more rotor laminations produced by a method for producing sintered product.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sinterzeug sowie eine Sintereinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine.The invention relates to a method for producing sintered products and a sintering device and a method for producing an electrical machine.

Der Schablonendruck stellt ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Sinterzeugen, insbesondere von Magnetblechen für elektrische Maschinen, dar. Beim Schablonendruck wird ausgehend von Metallpulvern zunächst eine Druckpaste gebildet, die nachfolgend mittels einer Schablonendrucktechnik zu einem Grünkörper in Gestalt einer Dickschicht verarbeitet wird. Dieser Grünkörper wird anschließend mittels thermischer Behandlung, d.h. mittels Entbinderung und Sinterung, in ein metallisches und ggf. strukturiertes Blech überführt.Stencil printing is a novel method for producing sintered products, in particular magnetic sheets for electrical machines. In the case of stencil printing, a printing paste is first formed from metal powders, which is subsequently processed by means of a stencil printing technique to form a green body in the form of a thick layer. This green body is then subjected to thermal treatment, i.e. by means of debinding and sintering, converted into a metallic and possibly structured sheet.

Bei der Entbinderung und Sinterung treten regelmäßig höhere Reibungskräfte zwischen Grünkörper oder Sinterzeug einerseits und Sinterwerkzeug, etwa einer Sinterunterlage, andererseits auf. Diese Reibungskräfte, etwa im Verlauf der Sinterschwindung, bedingen eine Gefahr der Verformung und der inhomogenen Spannungen, insbesondere bei der Fertigung dünner oder komplexer Blechstrukturen.During debinding and sintering, higher frictional forces regularly occur between the green body or sintered product on the one hand and the sintering tool, for example a sintering pad, on the other hand. These frictional forces, for example in the course of the sintering shrinkage, create a risk of deformation and of inhomogeneous tensions, particularly when manufacturing thin or complex sheet metal structures.

Es ist bekannt, bei der Entbinderung und Sinterung zwischen Sinterzeug und Trennmittel vorzusehen, welche solche Reibungskräfte verhindern. Allerdings resultieren aus dem dadurch bedingten Trennmittelverbrauch hohe Kosten. Zudem sind Trennmittel bei komplexem Sinterzeug schwierig bereitzustellen.It is known to provide during debinding and sintering between the sintered product and the release agent, which prevent such frictional forces. However, the resulting release agent consumption results in high costs. Release agents are also difficult to provide for complex sintered products.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Sinterzeug anzugeben, mittels welchem mit möglichst geringem Nachbearbeitungsaufwand auch großflächige oder komplexe Strukturen fertigbar sind. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Sintereinrichtung anzugeben, mittels welcher das Verfahren zur Herstellung von Sinterzeug ausgeführt werden kann. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine anzugeben, welches mit hoher Geometrietreue und geringem Nachbearbeitungsaufwand durchführbar ist.It is therefore an object of the invention to provide a method for producing sintered products, by means of which even large-area or complex structures can be manufactured with the least possible reworking effort. It is also a task the invention to provide a sintering device by means of which the method for producing sintered product can be carried out. In addition, it is an object of the invention to provide a method for producing an electrical machine which can be carried out with high geometrical fidelity and low post-processing effort.

Diese Aufgaben der Erfindung werden mit einem Verfahren zur Herstellung von Sinterzeug mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und mit einer Sintereinrichtung mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen sowie mit einem Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine mit den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angeben.These objects of the invention are achieved with a method for producing sintered product with the features specified in claim 1 and with a sintering device with the features specified in claim 11 and with a method for producing an electrical machine with the features specified in claim 12. Preferred developments of the invention are specified in the associated subclaims, the following description and the drawing.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Sinterzeug wird mittels eines Sinterwerkzeugs gesintert, das mindestens eine Sinterzeugfläche zur Anlage des Sinterzeugs aufweist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Sinterzeugfläche beim Sintern und/oder Entbindern in Vibration versetzt.In the method according to the invention for producing sintered products, sintering is carried out by means of a sintering tool which has at least one sintered product surface for contacting the sintered product. In the method according to the invention, the sintered product surface is set in vibration during sintering and / or debinding.

Die erfindungsgemäß beim Sintern und/oder Entbindern herbeigeführte Vibration bildet eine zu Trennmitteln alternative Möglichkeit, einen Form- und/oder Kraftschluss von Sinterzeug und einer Sinterzeugfläche des Sinterwerkzeugs zu reduzieren. Folglich können Reibungskräfte zwischen Sinterzeug und Sinterzeugfläche verringert werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht folglich ein deutlich geringeres Risiko, dass während einer Schwindung des Sinterzeugs am oder im Sinterwerkzeug Verformungen und inhomogene Materialspannungen im Sinterzeug entstehen. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Sinterzeug in Gestalt sehr dünner Blechstrukturen und somit regelmäßig bei der Fertigung von Rotorblechen für elektrische Maschinen bedeutsam. Es versteht sich, dass gleichwohl in weiteren, ebenfalls vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung zusätzlich ein Trennmittel herangezogen werden kann.The vibration which is brought about according to the invention during sintering and / or debinding forms an alternative to separating agents, to reduce the positive and / or non-positive connection of sintered product and a sintered product surface of the sintering tool. As a result, frictional forces between the sintered product and the sintered product surface can be reduced. By means of the method according to the invention, there is consequently a significantly lower risk of deformations and inhomogeneous material stresses occurring in the sintered product during a shrinkage of the sintered product on or in the sintering tool. This is particularly important in the production of sintered products in the form of very thin sheet metal structures and thus regularly in the manufacture of rotor sheets for electrical machines. It goes without saying that in further, likewise advantageous further developments the invention, a release agent can also be used.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich eine homogene Schwindung des Sinterzeugs am oder im Sinterwerkzeug erreichen, sodass ein Sinterzeug mit hoher Geometrietreue und reduziertem Verzug resultiert. Erfindungsgemäß verringert sich folglich der Nachbearbeitungsaufwand im Vergleich zu bislang bekannten Verfahren zur Herstellung eines Sinterzeugs deutlich. Erfindungsgemäß ist ein Trennmittel verzichtbar, sodass auch großflächiges und/oder geometrisch komplexes Sinterzeug mit hoher Geometrietreue gefertigt werden kann. Insbesondere sind als Sinterzeug nicht-kreisförmige und nichtdrehsymmetrische oder komplexe Strukturen erfindungsgemäß geometrietreu fertigbar. Darüber hinaus kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch besonders kostengünstig gefertigt werden, denn aufgrund der Entbehrlichkeit eines Trennmittels reduzieren sich die Fertigungskosten erfindungsgemäß deutlich.By means of the method according to the invention, a homogeneous shrinkage of the sintered product on or in the sintering tool can be achieved, so that a sintered product with high geometric accuracy and reduced distortion results. According to the invention, the postprocessing effort is consequently significantly reduced in comparison to previously known methods for producing a sintered product. According to the invention, a release agent can be dispensed with, so that large-area and / or geometrically complex sintered products can also be manufactured with high geometric accuracy. In particular, non-circular and non-rotationally symmetrical or complex structures can be manufactured according to the invention as geometrically true sintered products. In addition, the method according to the invention can also be used to produce in a particularly cost-effective manner, since the manufacturing costs are reduced significantly according to the invention due to the dispensability of a release agent.

Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Sinterzeugfläche in Vibration versetzt, indem akustische Wellen in das Sinterwerkzeug eingekoppelt werden. Mittels akustischer Wellen lässt sich eine Vibration der Sinterzeugfläche besonders einfach hervorrufen. Vorteilhaft bewirken akustische Wellen eine dynamische Relativbewegung von Orten der Sinterzeugfläche durch minimale Auslenkschwingungen, welche eine relative Verschiebung der Sinterzeugfläche und einer an dieser anliegenden Oberfläche des Sinterzeugs verursachen, welche jedoch keine Verschiebung der zeitlichen Mittelpunktslage der Sinterzeugfläche bedingen.In the method according to the invention, the sintered product surface is preferably set in vibration by coupling acoustic waves into the sintered tool. Vibration of the sintered product surface can be caused particularly easily by means of acoustic waves. Acoustic waves advantageously bring about a dynamic relative movement of locations on the sintered product surface by means of minimal deflection vibrations, which cause a relative displacement of the sintered product surface and a surface of the sintered product lying against it, which, however, do not cause a shift in the temporal center position of the sintered product surface.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die akustischen Wellen zumindest Oberflächenwellen. Vorteilhaft oszillieren bei Oberflächenwellen Orte der Sinteroberfläche in Richtung der - im ruhenden Zustand - flächigen Erstreckungen der Sinterzeugfläche, d.h. in Erstreckungsrichtungen der Tangentialebene an die Sinterzeugfläche, sowie in Richtung senkrecht zu diesen Richtungen. Auf diese Weise werden besonders wirksam Anhaftungen zwischen Sinterzeug und Sinterzeugfläche vermieden.In an advantageous development of the method according to the invention, the acoustic waves comprise at least surface waves. In the case of surface waves, locations of the sintered surface advantageously oscillate in the direction of the planar extensions of the sintered product surface in the stationary state, ie in the directions of extension of the tangential plane to the Sinter product surface, as well as in the direction perpendicular to these directions. In this way, adhesions between the sintered product and the sintered product surface are particularly effectively avoided.

Zweckmäßig weist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung das Sinterwerkzeug eine Sinterauflage auf und die Sinterzeugfläche ist mit einer Auflagefläche der Sinterauflage gebildet. Eine solche Auflagefläche ist zur Sinterung und Entbinderung von Schichten, Flachteilen und Blechen, wie insbesondere Rotorblechen, besonders geeignet angepasst.In the method according to the invention, the sintering tool expediently has a sintering support and the sintered product surface is formed with a supporting surface of the sintering support. Such a contact surface is particularly suitably adapted for the sintering and debinding of layers, flat parts and sheets, such as in particular rotor sheets.

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Aktor, insbesondere eine akustische Wellenquelle, vorzugsweise ein Interdigital-Transducer, herangezogen, welcher vibrationserregend an der Sinterzeugfläche angeordnet wird oder ist. Ein solcher Interdigital-Transducer ist vorteilhaft besonders geeignet, akustische Vibrationen in der Art von Oberflächenwellen an einer Oberfläche anzuregen.In the method according to the invention, an actuator, in particular an acoustic wave source, preferably an interdigital transducer, is preferably used, which is or is arranged on the sintered product surface to excite vibration. Such an interdigital transducer is advantageously particularly suitable for exciting acoustic vibrations in the manner of surface waves on a surface.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem Ofen gesintert und der Aktor innerhalb und/oder außerhalb des Ofens vorgesehen und vibrationserregend mit der Sinterzeugfläche gekoppelt. Zweckmäßig können im Inneren des Ofens oder außerhalb des Ofens angeordnete Aktoren genutzt werden, welche mittels Verlängerungen oder Kraftkopplungen an der Sinterzeugfläche anliegen und in dieser, vorzugsweise mittels Form- und/oder Kraftschlusses, Vibrationen wie insbesondere akustische Wellen einkoppeln.In a preferred development of the method according to the invention, sintering is carried out in a furnace and the actuator is provided inside and / or outside the furnace and is coupled to the sintered product surface in a manner that excites vibrations. Actuators arranged inside the furnace or outside the furnace can expediently be used, which bear against the sintered product surface by means of extensions or force couplings and couple in vibrations such as in particular acoustic waves, preferably by means of positive and / or frictional engagement.

Vorzugsweise wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung in einem Ofen in Gestalt eines Tunnelofens gesintert. Vorteilhaft kann in dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Aktor zur Erzeugung von Vibrationen an der Sinterzeugfläche vorgesehen werden, welcher gemeinsam mit dem Sinterwerkzeug in den Ofen eingefahren wird, vorzugsweise mittels eines Fließbandes.In the method according to the invention, sintering is preferably carried out in the form of a tunnel kiln. In this development of the method according to the invention, an actuator for generating vibrations on the sintered product surface can advantageously be provided, which actuator is moved into the furnace together with the sintering tool, preferably by means of an assembly line.

Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Aktor, vorzugsweise abhängig von einer Temperatur beim Sintern und/oder Entbindern und/oder von einer Geschwindigkeit einer Ein- und/oder Durchfahrt des Sinterwerkzeugs in oder durch den Ofen, gesteuert. Zweckmäßig wird der Aktor gesteuert, indem zumindest eine Erregungsintensität von Vibrationen oder eine zeitliche Abfolge von Betriebs- und Ruhephasen des Aktors gestellt werden.In the method according to the invention, the actuator is advantageously controlled, preferably as a function of a temperature during sintering and / or debinding and / or of a speed of the sintering tool entering and / or passing through or through the furnace. The actuator is expediently controlled by setting at least one excitation intensity of vibrations or a chronological sequence of operating and resting phases of the actuator.

Vorzugsweise wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung eine Schicht, insbesondere ein Rotorblech, gesintert. Gerade im Falle von Rotorblechen sind eine hohe Geometrietreue und eine verzugsarme Fertigung besonders relevant. Gleichzeitig ist eine Fertigung mittels Trennmitteln bei komplexem Sinterzeug schwierig zu bewerkstelligen, sodass das erfindungsgemäße Verfahren in dieser Weiterbildung eine besonders akkurate und kostengünstige Lösung bietet.In the method according to the invention, a layer, in particular a rotor plate, is preferably sintered. Particularly in the case of rotor sheets, high geometric accuracy and low-distortion production are particularly relevant. At the same time, production using release agents in the case of complex sintered products is difficult to accomplish, so that the method according to the invention offers a particularly accurate and cost-effective solution in this development.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird bei dem Verfahren eine zu sinternde Schicht, insbesondere das Rotorblech, bevor es gesintert wird, gedruckt, insbesondere mittels Schablonendrucks. Auf diese Weise können komplexe Schichtgeometrien besonders einfach und kostengünstig realisiert werden.In an expedient development of the invention, in the method a layer to be sintered, in particular the rotor plate, is printed before it is sintered, in particular by means of stencil printing. In this way, complex layer geometries can be implemented particularly simply and inexpensively.

Die erfindungsgemäße Sintereinrichtung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wie oben beschreiben ausgebildet. Die erfindungsgemäße Sintereinrichtung umfasst geeigneterweise ein Sinterwerkzeug mit einer Sinterzeugfläche und einen Aktor, welcher mit der Sinterzeugfläche vibrationsgekoppelt ist. Zweckmäßigerweise umfasst die Sintereinrichtung zudem einen Ofen, welcher zum Sintern ausgelegt ist. Geeigneterweise umfasst der Aktor eine akustische Wellenquelle zur Erregung akustischer Wellen, insbesondere einen Interdigital-Transducer. Vorteilhaft umfasst das Sinterwerkzeug eine Sinterauflage mit einer Auflagefläche und die Sinterzeugfläche ist mit der Auflagefläche der Sinterauflage gebildet.The sintering device according to the invention is designed in particular to carry out the method according to the invention as described above. The sintering device according to the invention suitably comprises a sintering tool with a sintered product surface and an actuator which is vibration-coupled to the sintered product surface. The sintering device expediently also comprises a furnace which is designed for sintering. The actuator suitably comprises an acoustic wave source for exciting acoustic waves, in particular an interdigital transducer. The sintering tool advantageously comprises a sintered support with a support surface and the sintered product surface is formed with the support surface of the sintered support.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Elektromotors und/oder eines Generators, wird ein Rotor der elektrischen Maschine gefertigt. Dabei wird der Rotor mit einem oder mehreren Rotorblechen gebildet, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren wie oben beschrieben hergestellt werden.In the method according to the invention for producing an electrical machine, in particular an electric motor and / or a generator, a rotor of the electrical machine is manufactured. In this case, the rotor is formed with one or more rotor plates, which are produced by a method according to the invention as described above.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
eine erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Rotorblechs schematisch in einer perspektivischen Darstellung sowie
Fig. 2
eine erfindungsgemäß hergestellte elektrische Maschine schematisch im Querschnitt.
The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing. Show it:
Fig. 1
a manufacturing device according to the invention for performing the method according to the invention for producing a rotor plate schematically in a perspective view and
Fig. 2
an electrical machine manufactured according to the invention schematically in cross section.

Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung 10 dient zur erfindungsgemäßen Fertigung eines Magnetblechs 20 für eine elektrische Maschine.In the Fig. 1 The inventive manufacturing device 10 shown is used for the inventive manufacturing of a magnetic sheet 20 for an electrical machine.

Die Fertigungseinrichtung 10 umfasst eine Auflage 30, auf welche das Magnetblech 20 gedruckt wird. Zum Drucken des Magnetblechs 20 auf die Auflage 30 wird eine Metallpartikel aufweisende Druckpaste herangezogen, welche mittels Schablonendrucktechnik als Grünkörper auf die Auflage 30 gedruckt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich auf der Auflage 30 zusätzlich eine Trennmittellage 40, welche ein späteres Ablösen des fertiggestellten Metallblechs 20 von der Auflage 30 erleichtert. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Trennmittellage 40 auch entfallen und der Grünkörper liegt direkt auf der Auflage 30 auf.The manufacturing device 10 comprises a support 30 on which the magnetic sheet 20 is printed. To print the magnetic sheet 20 on the support 30, a printing paste containing metal particles is used, which is printed on the support 30 as a green body by means of stencil printing technology. In the exemplary embodiment shown, there is additionally a separating agent layer 40 on the support 30, which facilitates later detachment of the finished metal sheet 20 from the support 30. In further exemplary embodiments, which are not specifically shown, the separating agent layer 40 can also be omitted and the green body lies directly on the support 30.

Die Auflage 30 wird gemeinsam mit dem Grünkörper für das spätere Metallblech 20 und der Trennmittellage 40 auf ein Transportband 50 aufgelegt, welches die Auflage 30 durch einen einen Entbinderungs- und Sinterofen 60 in Gestalt eines Tunnelofens hindurchbewegt. Alternativ kann in einem weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispiel die Auflage 30 auch auf ein Gestell abgelegt werden, welches in einen Entbinderungs- und Sinterofen in Gestalt eines Kammerofens eingestellt wird.The support 30 is placed together with the green body for the subsequent metal sheet 20 and the separating agent layer 40 on a conveyor belt 50, which moves the support 30 through a debinding and sintering furnace 60 in the form of a tunnel furnace. Alternatively, in a further exemplary embodiment, which is not specifically shown, the support 30 can also be placed on a frame which is placed in a debinding and sintering furnace in the form of a chamber furnace.

Die Auflage 30 wird im in Fig. 1 dargestellten Ausüfhrungsbeispiel durch den Entbinderungs- und Sinterofen 60 mittels des Transportbandes 50 hindurchgefahren. An der Auflage 30 ist dabei eine Anregungsquelle 70 zur Anregung akustischer Oberflächenwellen in der Auflage 30 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anregungsquelle 70 beispielsweise ein Interdigital-Transducer, kann in weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen auch als sonstiger Aktor realisiert sein. Die Anregungsquelle 70 ist an einer dem Grünkörper nahen Flachseite 80 der Auflage 30 ausgebildet. Somit kann die Anregungsquelle 70 an der dem Grünkörper nahen Flachseite 80 der Auflage 30 akustische Oberflächenwellen ausbilden, sodass eine Anhaftung von Auflage 30 und Trennmittellage 40 sowie von Grünkörper und Trennmittellage 40 sowie eine Anhaftung des späteren Metallblechs 20 an der Trennmittellage 40 wirksam verhindert wird.The edition 30 is in Fig. 1 illustrated embodiment passed through the debinding and sintering furnace 60 by means of the conveyor belt 50. An excitation source 70 for excitation of surface acoustic waves is arranged in the support 30 on the support 30. In the exemplary embodiment shown, the excitation source 70 is, for example, an interdigital transducer, and can also be implemented as another actuator in further exemplary embodiments, not shown. The excitation source 70 is formed on a flat side 80 of the support 30 close to the green body. Thus, the excitation source 70 can form acoustic surface waves on the flat side 80 of the support 30 close to the green body, so that adhesion of the support 30 and the release agent layer 40 and of the green body and release agent layer 40 as well as adhesion of the later metal sheet 20 to the release agent layer 40 is effectively prevented.

Die Anregungsquelle 70 arbeitet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht notwendigerweise kontinuierlich, sondern ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels Funks mit einer Steuereinrichtung 100 signalverbunden, welche die Anregungsquelle 70 abhängig von der Temperatur des Entbinderungs- und Sinterofens 60 sowie abhängig von der Geschwindigkeit des Transportbandes 50 oder aber nach einem vorgegebenen Programm steuert. Dabei werden die Oberflächenwellen intervallweise und/oder mit veränderlicher Intensität abgegeben.The excitation source 70 does not necessarily work continuously in the method according to the invention, but is signal-connected in the exemplary embodiment shown by means of radio signals to a control device 100, which the excitation source 70 depends on the temperature of the debinding and sintering oven 60 and on the speed of the conveyor belt 50 or else controls a given program. The surface waves are emitted at intervals and / or with variable intensity.

Im oben erwähnten Ausführungsbeispiel, bei welchem die Auflage 30 auf ein Gestell abgelegt wird, welches in einen Entbinderungs- und Sinterofen in Gestalt eines Kammerofens anstelle eines Tunnelofens eingestellt wird, kann die Anregungsquelle 70 auch separat von der Auflage 30, etwa außerhalb des Tunnelofens, angeordnet sein. Die akustischen Wellen lassen sich beispielsweise mittels Verlängerungen an der Anregungsquelle 70 in den Tunnelofen hineinleiten und an die Flachseite 80 der Auflage 30 übertragen.In the above-mentioned exemplary embodiment, in which the support 30 is placed on a frame which is placed in a debinding and sintering furnace in the form of a chamber furnace instead of a tunnel furnace, the excitation source 70 can also be arranged separately from the support 30, for example outside the tunnel furnace his. The acoustic waves can be guided into the tunnel furnace by means of extensions at the excitation source 70 and transmitted to the flat side 80 of the support 30.

Grundsätzlich können in den vorgenannten Ausführungsbeispielen nicht allein akustische Oberflächenwellen angeregt werden, sondern stattdessen kann die Auflage 30 grundsätzlich auch mit akustischen Volumenwellen in Vibration versetzt werden.In principle, in the aforementioned exemplary embodiments it is not only possible to excite surface acoustic waves, but instead the support 30 can in principle also be vibrated with bulk acoustic waves.

Nach Entbindung und Sinterung in der erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung 10 sind die Metallbleche 20 gesintert.After delivery and sintering in the production device 10 according to the invention, the metal sheets 20 are sintered.

Die erfindungsgemäß gefertigten Metallbleche 20 werden zusammengefügt und gesintert und bilden somit einen Rotor einer erfindungsgemäß gefertigten elektrische Maschine in Gestalt eines Elektromotors 400. Anstelle eines Elektromotors 400 ist die elektrische Maschine in weiteren, nicht eigens gezeigten Ausführungsbeispielen ein Generator.The metal sheets 20 produced according to the invention are joined and sintered and thus form a rotor of an electrical machine manufactured according to the invention in the form of an electric motor 400. Instead of an electric motor 400, the electric machine is a generator in further exemplary embodiments that are not specifically shown.

Der Elektromotor 400 umfasst einen Stator 420, innerhalb welchem ein mit den Metallblechen 20 gebildeter Rotor 410 drehbar gelagert ist. Die elektrische Maschine 400 dient zum Antrieb eines hybrid-elektrischen Flugzeugs. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen kann die elektrische Maschine 400 zum Antrieb eines sonstigen elektrischen Fahrzeugs oder als Elektromotor in einer sonstigen Industrieanlage vorgesehen sein.The electric motor 400 comprises a stator 420, within which a rotor 410 formed with the metal sheets 20 is rotatably mounted. The electric machine 400 is used to drive a hybrid electric aircraft. In further exemplary embodiments, which are not specifically illustrated, the electrical machine 400 can be provided for driving another electrical vehicle or as an electric motor in another industrial system.

Claims (12)

Verfahren zur Herstellung von Sinterzeug (20), bei welchem mittels eines Sinterwerkzeugs (30) gesintert wird, welches eine Sinterzeugfläche (80) zur Anlage des Sinterzeugs (20) aufweist, und bei welchem die Sinterzeugfläche (80) beim Sintern und/oder Entbindern in Vibration versetzt wird.Method for producing sintered product (20), in which sintering is carried out by means of a sintering tool (30) which has a sintered product surface (80) for contacting the sintered product (20), and in which the sintered product surface (80) during sintering and / or debinding in Vibration is offset. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem die Sinterzeugfläche (80) in Vibration versetzt wird, indem akustische Wellen in das Sinterwerkzeug (30) eingekoppelt werden.Method according to the preceding claim, in which the sintered product surface (80) is set in vibration by coupling acoustic waves into the sintered tool (30). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die akustischen Wellen zumindest Oberflächenwellen umfassen.Method according to one of the preceding claims, in which the acoustic waves comprise at least surface waves. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Sinterwerkzeug (30) eine Sinterauflage aufweist und bei welchem die Sinterzeugfläche (80) mit einer Auflagefläche der Sinterauflage gebildet ist.Method according to one of the preceding claims, in which the sintering tool (30) has a sintered support and in which the sintered product surface (80) is formed with a support surface of the sintered support. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Aktor (70) zur Erregung der Vibration, insbesondere eine akustische Wellenquelle, vorzugsweise ein Interdigital-Transducer, herangezogen wird, welcher vibrationserregend an der Sinterzeugfläche (80) angeordnet wird oder ist.Method according to one of the preceding claims, in which an actuator (70) is used to excite the vibration, in particular an acoustic wave source, preferably an interdigital transducer, which is or is arranged to excite vibration on the sintered product surface (80). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem in einem Ofen (60) gesintert wird und ein Aktor, insbesondere eine akustische Wellenquelle, innerhalb und/oder außerhalb des Ofens (60) angeordnet und vibrationserregend mit der Sinterzeugfläche (80) gekoppelt wird.Method according to one of the preceding claims, in which sintering is carried out in a furnace (60) and an actuator, in particular an acoustic wave source, is arranged inside and / or outside the furnace (60) and is coupled to the sintered product surface (80) in a manner that excites vibrations. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem in einem Ofen in Gestalt eines Tunnelofens (60) oder in Gestalt eines Kammerofens gesintert wird.Method according to one of the preceding claims, in which sintering takes place in a furnace in the form of a tunnel furnace (60) or in the form of a chamber furnace. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Aktor (70), vorzugsweise abhängig von einer Temperatur beim Sintern und/oder Entbindern und/oder von einer Geschwindigkeit einer Ein- und/oder Durchfahrt in oder durch den Ofen, vorzugsweise in seiner Anregungsintensität, gesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, in which the actuator (70), preferably depending on a temperature during sintering and / or debinding and / or on a speed of an entry and / or passage into or through the furnace, preferably in its excitation intensity, is controlled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine Schicht (20), insbesondere ein Rotorblech, gesintert wird.Method according to one of the preceding claims, in which a layer (20), in particular a rotor plate, is sintered. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die zu sinternde Schicht (20), insbesondere das Rotorblech, bevor es gesintert wird, gedruckt wird, insbesondere mittels Schablonendrucks.Method according to one of the preceding claims, in which the layer (20) to be sintered, in particular the rotor plate, is printed before it is sintered, in particular by means of stencil printing. Sintereinrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Sinterwerkzeug (30) mit einer Sinterzeugfläche (80) und einen Aktor (70), welcher mit der Sinterzeugfläche (80) vibrationsgekoppelt ist.Sintering device, in particular for carrying out a method according to one of the preceding claims, comprising a sintering tool (30) with a sintered product surface (80) and an actuator (70) which is vibration-coupled to the sintered product surface (80). Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Elektromotors (400) und/oder eines Generators, bei welchem ein Rotor (410) der elektrischen Maschine (400) gefertigt wird, wobei der Rotor (410) mit einen oder mehreren nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellten Rotorblechen (20) gebildet wird.Method for producing an electrical machine, in particular an electric motor (400) and / or a generator, in which a rotor (410) of the electrical machine (400) is manufactured, the rotor (410) having one or more according to a method according to a of claims 1 to 9 rotor blades (20) is formed.
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