EP4672285A1 - Blechpaketanordnung - Google Patents

Blechpaketanordnung

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Publication number
EP4672285A1
EP4672285A1 EP25176647.3A EP25176647A EP4672285A1 EP 4672285 A1 EP4672285 A1 EP 4672285A1 EP 25176647 A EP25176647 A EP 25176647A EP 4672285 A1 EP4672285 A1 EP 4672285A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet metal
hot melt
metal stack
melt adhesive
stack arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25176647.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Fruhnert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP4672285A1 publication Critical patent/EP4672285A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/245Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/26Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/263Fastening parts of the core together
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F3/14Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps

Definitions

  • the invention relates to a sheet metal stack arrangement with several sheet metal stacks arranged one above the other in a stack-like manner.
  • a sheet metal stack is understood to be a stack of electrical steel sheets that are electrically insulated from each other and connected together.
  • Laminated core assemblies with stacked laminated cores are used, for example, as magnetic cores in inductors whose coils are wound around the cores.
  • the laminated cores of such an assembly are spaced apart and electrically insulated by insulating elements. These insulating elements are made, for example, of a ceramic material.
  • the insulating elements are bonded to the laminated cores between which they are positioned using an adhesive, creating a mechanically rigid unit.
  • Such a columnar laminated core assembly can have a diameter of more than 1000 mm, a height of more than 4000 mm, and a weight of more than 6 tons. More than 70 bonded insulating elements can be arranged between two laminated cores. Therefore, an inductor with multiple columnar laminated core assemblies can contain more than 1000 insulating elements.
  • a sheet metal assembly of such dimensions cannot be manufactured in one piece. Therefore, due to manufacturing constraints, smaller components must be pre-assembled and then built up to form the sheet metal assembly, with the individual components being bonded together. During this assembly, an adhesive, such as an epoxy adhesive, is applied to the top and bottom of the insulating elements. After curing, this adhesive creates a mechanically stable bond between the components. The manufacturing process for production Such a sheet metal assembly requires several hundred working hours and a material investment of several hundred thousand euros.
  • the insulating element is usually mechanically removed from the surface of the laminated core.
  • the laminated core is often damaged by mechanical force. For example, an unwanted short circuit can occur between the electrical steel sheets within the core.
  • Adhesive residue on the other hand, can be easily removed mechanically from laminated cores. Laser technologies can also be used for this purpose. With these laser technologies, the adhesive residue is simply removed by irradiation with laser beams, without damaging the laminated cores or their structure.
  • Laminated cores with insulating elements or parts thereof that cannot be removed, and laminated cores damaged by the removal of insulating elements or parts thereof, or assemblies containing such laminated cores, must be replaced. This requires remanufacturing the respective laminated core or assembly. In extreme cases, the entire laminated core assembly may become unusable, necessitating a complete remanufacturing of the assembly. This incurs additional costs and is again very time-consuming.
  • Epoxy adhesive is typically used as the bonding agent. Epoxy adhesives have high structural strength and temperature resistance and therefore do not lose significant strength when heated.
  • the invention is based on the objective of providing a sheet metal stack arrangement with several stacked sheet metal stacks arranged one above the other, which is improved in particular with regard to its disassembly.
  • the invention provides that the insulating elements arranged between two laminations each have hot melt adhesive coatings, each forming a contact surface in contact with one of the laminations and bonded to that lamination by means of a bonding adhesive. This allows the connection of each insulating element to the laminations between which it is arranged to be released by heating and melting the hot melt adhesive. After the hot melt adhesive coatings of all insulating elements arranged between two laminations have melted, the laminations previously firmly bonded to the insulating elements can be separated from the insulating elements without damaging either the insulating elements or the laminations. This enables damage-free disassembly of the lamination assembly and damage-free removal of laminations or of assemblies comprising multiple laminations. Cooling the hot melt adhesive coatings below the melting temperature of the hot melt adhesive hardens the bond. Hot melt adhesive coatings are restored, enabling the insulation elements to be reused.
  • Hot melt adhesive coatings are heated, for example, by flowing hot air or by applying an induction current to the adjacent sheet metal stacks.
  • each insulating element has a base body made of a ceramic material, the surfaces of which facing the sheet metal stacks are coated with the hot melt adhesive.
  • Designing the insulating elements as ceramic base bodies coated with hot melt adhesive is advantageous because ceramic materials simultaneously exhibit high electrical insulation capacity and mechanical stability.
  • the hot melt adhesive assumes a solid state of matter at the operating temperatures of the sheet metal stack arrangement.
  • the hot melt adhesive chosen is one that assumes a solid state at the operating temperatures of the laminated core assembly.
  • the hot melt adhesive coatings therefore do not impair the function of the laminated core assembly under normal operating conditions, but have a positive effect when the assembly needs to be disassembled.
  • the hot melt adhesive has a melting temperature of at least 130°C.
  • Temperatures exceeding 130°C are not typically reached by a laminated core assembly during normal operation, making hot melt adhesives with a melting point of at least 130°C suitable materials for hot melt adhesive coatings. Furthermore, a wide variety of commercially available hot melt adhesives with a melting point of at least 130°C are available.
  • the melting temperature of the hot melt adhesive is lower than the upper service temperature of the bonding adhesive.
  • the upper service temperature of a material is a measure of its heat resistance, that is, its resistance to high temperatures. Above the upper service temperature, the material properties change so drastically that the material no longer meets the requirements placed upon it. Because the melting temperature of the hot melt adhesive is lower than the upper service temperature of the bonding adhesive, it is ensured that the bonding adhesive is not affected by the melting of the hot melt adhesive.
  • each insulating element is designed as a circular cylinder, the base surfaces of which are the contact surfaces of the insulating element.
  • Designing the insulating elements as circular cylinders is particularly advantageous when the laminated core assembly is operated in an insulating oil. This is frequently the case, for example, when the laminated cores are used as the magnetic cores of an inductor, for whose windings the insulating oil serves for electrical insulation and cooling. Designing the insulating elements as circular cylinders reduces the flow resistance of the insulating elements to the insulating oil. Compared to other designs of insulating elements, the reduction in flow resistance advantageously increases the flow velocity of the insulating oil around the insulating elements, thereby increasing heat transfer through the insulating oil and thus the cooling effect of the insulating oil.
  • the hot melt adhesive and the bonding adhesive exhibit similar strengths at an operating temperature of the sheet metal stack arrangement.
  • the bonds between the insulating elements and the lamination stacks have a final strength equivalent to that of bonds between insulating elements and lamination stacks without hot melt adhesive coatings. This allows the use of the same bonding adhesives as in lamination stack assemblies with insulating elements that lack hot melt adhesive coatings.
  • the hot melt adhesive has a strength of at least 2.7 N/ mm2 at an operating temperature of the lamination stack arrangement.
  • each hot melt adhesive coating has a thickness in the range of 1 ⁇ m to 2 mm, preferably in the range of 1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • An insulating element with such a hot melt adhesive coating can be processed advantageously in the same way as an insulating element without a hot melt adhesive coating.
  • the laminated cores are cylindrical in shape. This is advantageous because the coils wound around the laminated cores are usually also cylindrical, as this is electromagnetically advantageous.
  • the bonding adhesive is an epoxy adhesive.
  • Epoxy adhesives exhibit high structural strength and high temperature resistance, making them particularly suitable as bonding adhesives.
  • FIG 1 Figure 1 shows a sectional view of an embodiment of a laminated core assembly 1.
  • the laminated core assembly 1 comprises several laminated cores 3, 5 arranged one above the other in a stack-like manner. Each pair of adjacent laminated cores 3, 5 is spaced apart by a number of electrically insulating elements 7, 9 arranged between them, each of which has a first contact surface 11 on one of the laminated cores 3, 5 and a second contact surface 13 on the other of the laminated cores 3, 5.
  • a bottom laminated core 5 and an uppermost laminated core 6 are plate-like, for example, cuboid-shaped.
  • the other laminated cores 3 are cylindrical-shaped, see Figure 1.
  • Each insulating element 7, 9 is cylindrical in shape, see the Figures 2 and 3 , wherein all insulating elements 7 arranged between two lamination stacks 3 have the same first height h1 and the insulating elements 9 arranged on the lowest lamination stack 5 and under the uppermost lamination stack 6 have a second height h2 which is smaller than the first height h1.
  • FIGs 2 and 3 The figure shows a sheet metal stack 3 and insulating elements 7 arranged on it as a partial view within a sheet metal stack arrangement.
  • Figure 2 (FIG 2 ) a perspective view of the sheet metal stack 3 and the insulating elements 7 arranged on it and
  • Figure 3 (FIG 3 ) shows a top view of the sheet metal stack 3 and the insulating elements 7 arranged on it.
  • FIG 4 Figure 1 shows a side view of a section of two sheet metal stacks 3 and an insulating element 7 arranged between the sheet metal stacks 3.
  • the insulating element 7 has a base body 15 made of a ceramic material.
  • the base body 15 is cylindrical in shape with base surfaces, each of which has a hot-melt adhesive coating 17. is made of a hot melt adhesive.
  • Each hot melt adhesive coating 17 has a surface that faces a sheet metal stack 3 and forms a contact surface 11, 13 of the insulating element 7.
  • the hot melt adhesive coating 17 is applied to the base body 15, for example, by means of a spraying process, dipping, roller coating, hand squeegees or brushes.
  • Each contact surface 11, 13 is bonded to the sheet metal stack 3 to which it rests by a bonding adhesive 19, which connects the contact surface 11, 13 and the sheet metal stack 3.
  • the hot melt adhesive assumes a solid state at the operating temperatures of the lamination stack arrangement 1.
  • the hot melt adhesive has a melting temperature of at least 130°C.
  • the melting temperature of the hot melt adhesive is lower than the service temperature of the bonding adhesive 19.
  • the hot melt adhesive coating 17 has a thickness in the range of 1 ⁇ m to 2 mm, preferably in the range of 1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the bonding adhesive 19 is an epoxy adhesive. Furthermore, the hot melt adhesive and the bonding adhesive 19 exhibit comparable strengths.
  • the insulating elements 9 differ from the insulating elements 7 only in the height of the base body 15, but in particular also each have hot melt adhesive coatings 17, whereby in the case of a On the lowest lamination stack 5, an insulating element 9 has a hot melt adhesive coating 17 bonded to the lowest lamination stack 5 by the bonding adhesive 19, and the other hot melt adhesive coating 17 is bonded to the lamination stack 3 above it by the bonding adhesive 19. In the case of an insulating element 9 arranged below the uppermost lamination stack 6, an insulating element 9 has a hot melt adhesive coating 17 bonded to the uppermost lamination stack 6 by the bonding adhesive 19, and the other hot melt adhesive coating 17 is bonded to the lamination stack 3 below it by the bonding adhesive 19.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Blechpaketanordnung (1) mit mehreren Blechpaketen (3, 5), die stapelartig übereinander angeordnet sind. Je zwei benachbarte Blechpakete (3, 5) sind durch eine Anzahl von zwischen ihnen angeordneten, elektrisch isolierenden Isolierelementen (7, 9) voneinander beabstandet, die jeweils mit einer ersten Kontaktoberfläche (11) an einem der Blechpakete (3, 5) und mit einer zweiten Kontaktoberfläche (13) an dem anderen der Blechpakete (3, 5) anliegen. Jede Kontaktoberfläche (11, 13) jedes Isolierelements (7, 9) ist eine Oberfläche einer aus einem Schmelzklebstoff gefertigten Schmelzklebstoffbeschichtung (17) des Isolierelements (7, 9) und ist an das Blechpaket (3, 5), an dem sie anliegt, durch einen Verbindungsklebstoff (19) geklebt, der die Kontaktoberfläche (11, 13) und das Blechpaket (3, 5) verbindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Blechpaketanordnung mit mehreren stapelartig übereinander angeordneten Blechpaketen.
  • Unter einem Blechpaket wird ein Stapel von Elektroblechen verstanden, die voneinander elektrisch isoliert und miteinander verbunden sind.
  • Blechpaketanordnungen mit stapelartig übereinander angeordneten Blechpaketen werden beispielsweise als Magnetkerne von Drosselanordnungen verwendet, deren Spulen um die Blechpakete herumgewickelt sind. Die Blechpakete einer solchen Blechpaketanordnung sind durch Isolierelemente voneinander beabstandet und elektrisch isoliert. Die Isolierelemente sind beispielsweise aus einem keramischen Material gefertigt. Die Isolierelemente werden mittels eines Klebstoffs mit den Blechpaketen, zwischen denen sie jeweils angeordnet sind, verklebt, so dass eine mechanisch feste Einheit entsteht. Eine derartige Blechpaketanordnung in Säulenform kann einen Durchmesser von mehr als 1000 mm, eine Bauhöhe von mehr als 4000 mm und ein Gewicht von mehr als 6 t aufweisen. Dabei können mehr als 70 verklebte Isolierelemente zwischen zwei Blechpaketen angeordnet sein. Dadurch können in einer Drossel mit mehreren Blechpaketanordnungen in Säulenform mehr als 1000 Isolierelemente verbaut sein.
  • Eine Blechpaketanordnung mit solchen Abmessungen kann nicht in einem Stück gefertigt werden. Daher müssen fertigungsbedingt kleinere Baueinheiten vormontiert und zu der Blechpaketanordnung aufgebaut werden, wobei die einzelnen Baueinheiten verklebt werden. Bei diesem Zusammenbau wird auf Isolierelemente jeweils oben und unten ein Klebstoff, beispielsweise ein Epoxidklebstoff, aufgebracht, der nach Aushärtung die mechanisch stabile Verbindung zwischen den Baueinheiten erzeugt. Der Herstellungsprozess zur Fertigung einer derartigen Blechpaketanordnung erfordert mehrere Hundert Arbeitsstunden und einen Materialeinsatz von mehreren hunderttausend Euro.
  • Aufgrund von Fertigungsfehlern oder anderen Einflüssen, beispielsweise von Schäden oder Fehlern in einem Prüffeld, kann es notwendig werden, eine Blechpaketanordnung wieder auseinanderzunehmen. Diese Demontage ist je nach Schadensbild sehr aufwändig und erfordert wieder mehrere Hundert Arbeitsstunden, um den gewünschten Zustand zu erzeugen.
  • Bei der Demontage einer Blechpaketanordnung wird mit Einwirkung von mechanischen Kräften versucht, Klebeverbindungen zwischen Isolierelementen und Blechpaketen aufzubrechen. Aufgrund der mechanisch einwirkenden Kräfte beim Lösen von Klebeverbindungen kommt es zu Versagensbrüchen bei den Klebepartnern. Ein Bruch kann in dem Klebstoff, aber auch in dem Isolierelement stattfinden. Ein Bruch innerhalb des Klebstoffs ist wünschenswert, jedoch nicht gezielt herstellbar. Tatsächlich kommt es bei etwa drei von zehn Verklebungen zu Materialbrüchen innerhalb des Isolierelements. Da eine Blechpaketanordnung mehr als 1000 Klebeverbindungen aufweisen kann, sind Versagensbrüche von Isolierelementen keine Seltenheit, sondern der Normalfall.
  • Nach dem Bruch eines Isolierelements verbleiben beispielsweise Rückstände des Isolierelements auf beiden Blechpaketen, zwischen denen das Isolierelement angeordnet war. Diese Rückstände müssen entfernt werden. Es ist auch möglich, dass ein Isolierelement ganz von einem Blechpaket gelöst wird, jedoch gebrochen ist. In diesem Fall befindet sich das Isolierelement zwar komplett auf einem Blechpaket, ist jedoch technisch unbrauchbar und muss ebenfalls entfernt werden.
  • Zum Entfernen eines Isolierelements oder eines Teils eines Isolierelements von einem Blechpaket wird das Isolierelement in der Regel von der Oberfläche des Blechpakets mechanisch abgeschlagen. Aufgrund der mechanischen Krafteinwirkung wird dabei häufig das Blechpaket selbst beschädigt. Beispielsweise wird ein unerwünschter Kurzschluss zwischen Elektroblechen des Blechpakets erzeugt. Klebstoffreste hingegen lassen sich mechanisch unkompliziert von Blechpaketen entfernen. Hierfür können beispielsweise auch Lasertechnologien verwendet werden. Bei diesen Lasertechnologien werden die Klebstoffreste einfach durch Bestrahlung mit Laserstrahlen entfernt, ohne die Blechpakete und ihren Aufbau zu beschädigen.
  • Blechpakete, auf denen Isolierelemente oder Teile von Isolierelementen verbleiben, die sich nicht entfernen lassen, und Blechpakete, die durch das Entfernen von Isolierelementen oder Teilen von Isolierelementen beschädigt werden, beziehungsweise Baueinheiten mit solchen Blechpaketen müssen ausgetauscht werden. Dies erfordert eine erneute Herstellung des jeweiligen Blechpakets beziehungsweise der jeweiligen Baueinheit. Im Extremfall kann die gesamte Blechpaketanordnung unbrauchbar werden, so dass eine komplette Neufertigung der Blechpaketanordnung notwendig wird. Dies verursacht neue Kosten und ist wiederum sehr zeitaufwändig.
  • Eine Erwärmung der Klebeverbindungen bei der Demontage ist ebenfalls nicht hilfreich. Als Klebstoff wird üblicherweise ein Epoxidklebstoff eingesetzt. Ein Epoxidklebstoff hat eine hohe Strukturfestigkeit und Temperaturbeständigkeit und verliert daher bei Erwärmung nicht wesentlich an Festigkeit.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blechpaketanordnung mit mehreren stapelartig übereinander angeordneten Blechpaketen anzugeben, die insbesondere hinsichtlich ihrer Demontierbarkeit verbessert ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Blechpaketanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine erfindungsgemäße Blechpaketanordnung umfasst
    • mehrere Blechpakete, die stapelartig übereinander angeordnet sind, wobei
    • je zwei benachbarte Blechpakete durch eine Anzahl von zwischen ihnen angeordneten, elektrisch isolierenden Isolierelementen voneinander beabstandet sind, die jeweils mit einer ersten Kontaktoberfläche an einem der Blechpakete und mit einer zweiten Kontaktoberfläche an dem anderen der Blechpakete anliegen, wobei
    • jede Kontaktoberfläche jedes Isolierelements eine Oberfläche einer aus einem Schmelzklebstoff gefertigten Schmelzklebstoffbeschichtung des Isolierelements ist und
    • an das Blechpaket, an dem sie anliegt, durch einen Verbindungsklebstoff geklebt ist, der die Kontaktoberfläche und das Blechpaket verbindet.
  • Die Erfindung sieht also vor, dass die zwischen zwei Blechpaketen angeordneten Isolierelemente jeweils Schmelzklebstoffbeschichtungen aufweisen, die jeweils eine an einem der Blechpakete anliegende Kontaktoberfläche bilden und durch einen Verbindungsklebstoff an dieses Blechpaket geklebt sind. Dadurch kann die Verbindung jedes Isolierelements mit den Blechpaketen, zwischen denen es angeordnet ist, gelöst werden, indem der Schmelzklebstoff erhitzt und dadurch geschmolzen wird. Nach dem Schmelzen der Schmelzklebstoffbeschichtungen aller zwischen zwei Blechpaketen angeordneten Isolierelemente können die vorher fest mit den Isolierelementen verbundenen Blechpakete von den Isolierelementen getrennt werden, ohne die Isolierelemente oder die Blechpakete zu beschädigen. Dies ermöglicht eine beschädigungsfreie Demontage der Blechpaketanordnung und einen beschädigungsfreien Ausbau von Blechpaketen oder von Baueinheiten, die mehrere Blechpakete aufweisen. Ein Abkühlen der Schmelzklebstoffbeschichtungen unter die Schmelztemperatur des Schmelzklebstoffs verfestigt die Schmelzklebstoffbeschichtungen wieder und ermöglicht eine Wiederverwendung der Isolierelemente.
  • Schmelzklebstoffbeschichtungen werden beispielsweise durch Beströmung mit heißer Luft oder durch Anlegen eines Induktionsstroms in den benachbarten Blechpaketen erhitzt.
  • Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blechpaketanordnung weist jedes Isolierelement einen aus einem keramischen Material gefertigten Grundkörper auf, dessen Blechpaketen zugewandte Oberflächen jeweils mit dem Schmelzklebstoff beschichtet sind.
  • Die Ausführung der Isolierelemente als mit dem Schmelzklebstoff beschichtete keramische Grundkörper ist vorteilhaft, weil keramische Materialien gleichzeitig eine hohe elektrische Isolationsfähigkeit und mechanische Stabilität aufweisen.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blechpaketanordnung nimmt der Schmelzklebstoff bei Betriebstemperaturen der Blechpaketanordnung einen festen Aggregatzustand an.
  • Mit anderen Worten wird als Schmelzklebstoff ein solcher gewählt, der bei Betriebstemperaturen der Blechpaketanordnung einen festen Aggregatzustand annimmt. Dadurch verhält sich ein Isolierelement, das Schmelzklebstoffbeschichtungen aufweist, im Normalbetrieb der Blechpaketanordnung wie ein Isolierelement, das keine Schmelzklebstoffbeschichtungen aufweist. Die Schmelzklebstoffbeschichtungen beeinträchtigen die Funktion der Blechpaketanordnung somit im Normalbetrieb nicht, wirken sich jedoch positiv in Fällen aus, in denen die Blechpaketanordnung auseinandergenommen werden muss.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blechpaketanordnung weist der Schmelzklebstoff eine Schmelztemperatur von wenigstens 130°C auf.
  • Temperaturen von mehr als 130°C werden üblicherweise von einer Blechpaketanordnung in deren Normalbetrieb nicht erreicht, so dass sich Schmelzklebstoffe mit einer Schmelztemperatur von wenigstens 130°C als Material für die Schmelzklebstoffbeschichtungen eignen. Außerdem gibt es eine Fülle kommerziell verfügbarer Schmelzklebstoffe mit einer Schmelztemperatur von wenigstens 130°C.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blechpaketanordnung ist eine Schmelztemperatur des Schmelzklebstoffs kleiner als eine obere Gebrauchstemperatur des Verbindungsklebstoffs.
  • Die obere Gebrauchstemperatur eines Materials ist ein Maß für die Hitzebeständigkeit des Materials, das heißt für die Widerstandfähigkeit des Materials gegen hohe Temperaturen. Oberhalb der oberen Gebrauchstemperatur ändern sich die Materialeigenschaften so stark, dass das Material nicht mehr den an das Material gestellten Anforderungen genügt. Dadurch, dass die Schmelztemperatur des Schmelzklebstoffs kleiner als die obere Gebrauchstemperatur des Verbindungsklebstoffs ist, wird sichergestellt, dass der Verbindungsklebstoff durch das Schmelzen des Schmelzklebstoffs nicht beeinträchtigt wird.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blechpaketanordnung ist jedes Isolierelement als ein Kreiszylinder ausgebildet, dessen Grundflächen die Kontaktoberflächen des Isolierelements sind.
  • Die Ausbildung der Isolierelemente als Kreiszylinder ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Blechpaketanordnung in einem Isolieröl betrieben wird. Dies ist häufig der Fall, beispielsweise wenn die Blechpakete als Magnetkerne einer Drossel verwendet werden, für deren Wicklungen das Isolieröl der elektrischen Isolation und Kühlung dient. Die Ausbildung der Isolierelemente als Kreiszylinder verringert den Strömungswiderstand der Isolierelemente für das Isolieröl gegenüber anderen Ausbildungen der Isolierelemente. Durch die Reduktion des Strömungswiderstands werden vorteilhaft die Fließgeschwindigkeit des Isolieröls um die Isolierelemente herum und damit der Wärmetransport durch das Isolieröl und somit die Kühlwirkung des Isolieröls erhöht.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blechpaketanordnung weisen der Schmelzklebstoff und der Verbindungsklebstoff ähnliche Festigkeiten bei einer Betriebstemperatur der Blechpaketanordnung auf.
  • Dadurch, dass der Schmelzklebstoff bei einer Betriebstemperatur der Blechpaketanordnung eine ähnliche Festigkeit wie der Verbindungsklebstoff aufweist, weisen die Verklebungen der Isolierelemente mit den Blechpaketen eine Endfestigkeit auf, die der Endfestigkeit der Verklebungen von Isolierelementen ohne die Schmelzklebstoffbeschichtungen mit den Blechpaketen entspricht. Dadurch können dieselben Verbindungsklebstoffe verwendet werden wie bei Blechpaketanordnungen mit Isolierelementen ohne die Schmelzklebstoffbeschichtungen.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blechpaketanordnung weist der Schmelzklebstoff bei einer Betriebstemperatur der Blechpaketanordnung eine Festigkeit von wenigstens 2,7 N/mm2 auf.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blechpaketanordnung weist jede Schmelzklebstoffbeschichtung eine Dicke im Bereich von 1 µm bis 2 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 µm bis 50 µm, auf.
  • Ein Isolierelement mit einer derartigen Schmelzklebstoffbeschichtung kann vorteilhaft wie ein Isolierelement ohne Schmelzklebstoffbeschichtung verarbeitet werden.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blechpaketanordnung sind die Blechpakete, möglicherweise mit Ausnahme eines untersten Blechpakets und/oder eines obersten Blechpakets, kreiszylinderförmig ausgebildet sind. Dies ist vorteilhaft, weil die um die Blechpakete gewickelten Spulen meist ebenfalls kreiszylindrisch ausgebildet sind, da dies elektromagnetisch vorteilhaft ist.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blechpaketanordnung ist der Verbindungsklebstoff ein Epoxidklebstoff.
  • Epoxidklebstoffe weisen eine hohe Strukturfestigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit auf und eignen sich daher besonders als Verbindungsklebstoff.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
    • FIG 1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Blechpaketanordnung,
    • FIG 2 eine perspektivische Darstellung eines Blechpakets und darauf angeordneter Isolierelemente,
    • FIG 3 eine Draufsicht auf ein Blechpaket und darauf angeordnete Isolierelemente,
    • FIG 4 eine Seitenansicht eines Ausschnitts zweier Blechpakete und eines zwischen den Blechpaketen angeordneten Isolierelelements.
  • Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Figur 1 (FIG 1) zeigt eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Blechpaketanordnung 1. Die Blechpaketanordnung 1 umfasst mehrere Blechpakete 3, 5, die stapelartig übereinander angeordnet sind. Je zwei benachbarte Blechpakete 3, 5 sind durch eine Anzahl von zwischen ihnen angeordneten, elektrisch isolierenden Isolierelementen 7, 9 voneinander beabstandet, die jeweils mit einer ersten Kontaktoberfläche 11 an einem der Blechpakete 3, 5 und mit einer zweiten Kontaktoberfläche 13 an dem anderen der Blechpakete 3, 5 anliegen. Ein unterstes Blechpaket 5 und ein oberstes Blechpaket 6 sind plattenartig, beispielsweise quaderförmig ausgebildet. Die anderen Blechpakete 3 sind kreiszylinderförmig ausgebildet, siehe die Figuren 2 und 3. Jedes Isolierelement 7, 9 ist kreiszylinderförmig ausgebildet, siehe die Figuren 2 und 3, wobei alle zwischen zwei Blechpaketen 3 angeordneten Isolierelemente 7 eine gleiche erste Höhe h1 aufweisen und die auf dem untersten Blechpaket 5 und unter dem obersten Blechpaket 6 angeordneten Isolierelemente 9 eine zweite Höhe h2 aufweisen, die kleiner als die erste Höhe h1 ist.
  • Die Figuren 2 und 3 zeigen ein Blechpaket 3 und darauf angeordnete Isolierelemente 7 als Teilansicht innerhalb einer Blechpaketanordnung. Dabei zeigt Figur 2 (FIG 2) eine perspektivische Darstellung des Blechpakets 3 und der darauf angeordneten Isolierelemente 7 und Figur 3 (FIG 3) zeigt eine Draufsicht auf das Blechpaket 3 und die darauf angeordneten Isolierelemente 7.
  • Figur 4 (FIG 4) zeigt eine Seitenansicht eines Ausschnitts zweier Blechpakete 3 und eines zwischen den Blechpaketen 3 angeordneten Isolierelelements 7.
  • Das Isolierelement 7 weist einen aus einem keramischen Material gefertigten Grundkörper 15 auf. Der Grundkörper 15 ist kreiszylindrisch ausgebildet mit Grundflächen, die jeweils eine Schmelzklebstoffbeschichtung 17 aufweisen, die aus einem Schmelzklebstoff gefertigt ist. Jede Schmelzklebstoffbeschichtung 17 weist eine Oberfläche auf, die einem Blechpaket 3 zugewandt ist und eine Kontaktoberfläche 11, 13 des Isolierelements 7 bildet.
  • Die Schmelzklebstoffbeschichtung 17 wird beispielsweise mittels eines Sprühverfahrens, Tauchen, Rollbeschichten, Handrakeln oder auch Pinseln auf den Grundkörper 15 aufgebracht.
  • Jede Kontaktoberfläche 11, 13 ist an das Blechpaket 3, an dem sie anliegt, durch einen Verbindungsklebstoff 19 geklebt, der die Kontaktoberfläche 11, 13 und das Blechpaket 3 verbindet.
  • Der Schmelzklebstoff nimmt bei Betriebstemperaturen der Blechpaketanordnung 1 einen festen Aggregatzustand an. Beispielsweise weist der Schmelzklebstoff eine Schmelztemperatur von wenigstens 130°C auf. Ferner ist die Schmelztemperatur des Schmelzklebstoffs kleiner als eine Gebrauchstemperatur des Verbindungsklebstoffs 19.
  • Die Schmelzklebstoffbeschichtung 17 weist eine Dicke im Bereich von 1 µm bis 2 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 µm bis 50 µm, auf.
  • Der Verbindungsklebstoff 19 ist beispielsweise ein Epoxidklebstoff. Ferner weisen der Schmelzklebstoff und der Verbindungsklebstoff 19 vergleichbare Festigkeiten auf.
  • Der Verbindungsklebstoff 19 wird beispielsweise bei Raumtemperatur auf ein Blechpaket 3, 5 oder ein Isolierelement 7, 9 aufgetragen, verpresst und zur Aushärtung gebracht.
  • Die Isolierelemente 9 unterscheiden sich von den Isolierelementen 7 lediglich durch die Höhe des Grundkörpers 15, weisen aber insbesondere ebenfalls jeweils Schmelzklebstoffbeschichtungen 17 auf, wobei im Fall eines auf dem untersten Blechpaket 5 angeordneten Isolierelements 9 eine Schmelzklebstoffbeschichtung 17 durch den Verbindungsklebstoff 19 an das unterste Blechpaket 5 geklebt ist und die andere Schmelzklebstoffbeschichtung 17 durch den Verbindungsklebstoff 19 an das darüber angeordnete Blechpaket 3 geklebt ist und im Fall eines unter dem obersten Blechpaket 6 angeordneten Isolierelements 9 eine Schmelzklebstoffbeschichtung 17 durch den Verbindungsklebstoff 19 an das oberste Blechpaket 6 geklebt ist und die andere Schmelzklebstoffbeschichtung 17 durch den Verbindungsklebstoff 19 an das darunter angeordnete Blechpaket 3 geklebt ist.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (11)

  1. Blechpaketanordnung (1), umfassend
    - mehrere Blechpakete (3, 5), die stapelartig übereinander angeordnet sind, wobei
    - je zwei benachbarte Blechpakete (3, 5) durch eine Anzahl von zwischen ihnen angeordneten, elektrisch isolierenden Isolierelementen (7, 9) voneinander beabstandet sind, die jeweils mit einer ersten Kontaktoberfläche (11) an einem der Blechpakete (3, 5) und mit einer zweiten Kontaktoberfläche (13) an dem anderen der Blechpakete (3, 5) anliegen, wobei
    - jede Kontaktoberfläche (11, 13) jedes Isolierelements (7, 9) eine Oberfläche einer aus einem Schmelzklebstoff gefertigten Schmelzklebstoffbeschichtung (17) des Isolierelements (7, 9) ist und
    - an das Blechpaket (3, 5), an dem sie anliegt, durch einen Verbindungsklebstoff (19) geklebt ist, der die Kontaktoberfläche (11, 13) und das Blechpaket (3, 5) verbindet.
  2. Blechpaketanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei jedes Isolierelement (7, 9) einen aus einem keramischen Material gefertigten Grundkörper (15) aufweist, dessen Blechpaketen (3, 5) zugewandte Oberflächen jeweils mit dem Schmelzklebstoff beschichtet sind.
  3. Blechpaketanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schmelzklebstoff bei Betriebstemperaturen der Blechpaketanordnung (1) einen festen Aggregatzustand annimmt.
  4. Blechpaketanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schmelzklebstoff eine Schmelztemperatur von wenigstens 130°C aufweist.
  5. Blechpaketanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Schmelztemperatur des Schmelzklebstoffs kleiner als eine obere Gebrauchstemperatur des Verbindungsklebstoffs (19) ist.
  6. Blechpaketanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Isolierelement (7, 9) als ein Kreiszylinder ausgebildet ist, dessen Grundflächen die Kontaktoberflächen (11, 13) des Isolierelements (7, 9) sind.
  7. Blechpaketanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schmelzklebstoff und der Verbindungsklebstoff (19) ähnliche Festigkeiten bei einer Betriebstemperatur der Blechpaketanordnung (1) aufweisen.
  8. Blechpaketanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schmelzklebstoff bei einer Betriebstemperatur der Blechpaketanordnung (1) eine Festigkeit von wenigstens 2,7 N/mm2 aufweist.
  9. Blechpaketanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Schmelzklebstoffbeschichtung (17) eine Dicke im Bereich von 1 µm bis 2 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 µm bis 50 µm, aufweist.
  10. Blechpaketanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blechpakete (3, 5), möglicherweise mit Ausnahme eines untersten Blechpakets (5) und/oder eines obersten Blechpakets (6), kreiszylinderförmig ausgebildet sind.
  11. Blechpaketanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsklebstoff (19) ein Epoxidklebstoff ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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