WO2013007830A2 - Elektrischer energiewandler und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2013007830A2
WO2013007830A2 PCT/EP2012/063844 EP2012063844W WO2013007830A2 WO 2013007830 A2 WO2013007830 A2 WO 2013007830A2 EP 2012063844 W EP2012063844 W EP 2012063844W WO 2013007830 A2 WO2013007830 A2 WO 2013007830A2
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rotor
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Alexander Strauss
Günter Stephani
Patrick BRÄUER
Mathias Lindner
Ralf Werner
Johannes Rudolph
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Technische Universität Chemnitz
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    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies

Definitions

  • the invention relates to electrical energy converters and to a process for their production. These are primarily electric motors and
  • transformers or magnetic bearings can be produced by the process.
  • the thermal resistance in particular due to the commonly used materials (resins, other polymers and fabrics) and materials, is a problem, so is a use at temperatures above 200 ° C and usually already above 150 ° C not readily possible.
  • the high heat transfer resistances are disadvantageous in the materials and materials commonly used.
  • the thermal problems can not be considered very costly and costly, especially with small energy converters by targeted cooling with fluids (liquids and gases). Since some components, in particular within the magnetic circuit are assembled by assembly of several parts, as is the case with the "sheet", their mechanical stability is limited, which is particularly disadvantageous to rotating or otherwise moving parts Parts such as a rotor can not be axled.
  • a local adaptation of physical properties e.g. the density is not easily accessible via the respective volume of a component of an energy converter.
  • the electrical connection or an external electrical contact to an electrical energy supply network also causes problems.
  • a high outlay is required, even for manual operation.
  • the desired miniaturization is limited by the installation effort and the existing mounting options, which leads to problems especially in the field of electrical coils, the pole and groove shapes and taking into account the required air gap between a rotor and a stator.
  • electrical sheets sheet with electrically insulating coating
  • the shaped electrical sheets must then be packaged and positioned relative to each other. It depends on a very small offset between individual sheets, with a firm connection is to be achieved.
  • copper wire is usually formed into multiple coil windings. This is a particularly critical and expensive step in the production. It must be considered both the respective windability and optimal design of the magnetic circuit and the shape of the electrical steel sheets.
  • An inventive electrical energy converter has a stator and a rotor, electrical conductors, electrical conductor system and / or electrical coils. Electric coils are present in all falling under the invention energy converters, including in transformers and linear motors. Electric coils may also be present on a coil carrier. Electrical conductors or electrical conductor systems can be used in different most form available or be formed, with electrical conductors, of course, electrical coils can be formed.
  • the rotor and / or the stator and / or at least one electrical coil is produced with a coil carrier as a three-dimensional monolithic element and consists of mutually sintered electrically conductive, magnetically conductive, magnetically non-conductive, electrically non-conductive, magnetic and / or magnetizable materials ,
  • individual parts of the rotor and / or stator and the electrical coil and the coil carrier may consist of different materials.
  • a monolithic element should actually be formed three-dimensional, and for example, only no printed or otherwise produced flat structures, as are, for example, printed electrical conductors see it understood. Accordingly, should
  • Structurings / structural elements may be present, which protrude in an axial direction by several millimeters, preferably at least 3 mm, raised above a surface.
  • An energy converter according to the invention should be a composite component produced generatively from ceramic and / or metallic materials. With these materials, different areas and elements can be formed and manufactured, which are then already present on the composite component, without that a subsequent joining or assembly is required. With each selected ceramic or metallic
  • Materials may have the properties desired locally on the energy converter, e.g. electrical insulation, electrical or thermal conductivity and magnetic or electromagnetic properties are taken into account.
  • a monolithic element is formed from several areas that form different elements and that are not connected by any additional fasteners that would require assembly.
  • the connection is achieved solely by material connection in conjunction with form and adhesion only by the manufacturing process.
  • the manufacture of a rotor or of a stator or of an electric coil with a coil carrier takes place by means of a generative production method, preferably three-dimensional screen printing. Different screens and / or suspensions are used in individual layers one above the other trainees levels. In this case, there is a successive layered structure of the three-dimensional shape of the respective monolithic element. Sieves can be used for the layers, with which layers the contour and in one plane areas with different suspensions are formed.
  • the suspensions are prepared with the respectively desired powdery materials which are to be sintered together later and form the individual elements with the respective desired electrical and magnetic properties.
  • electrically and / or magnetically non-conductive parts can be produced directly next to electrically and / or magnetically conductive regions as insulators.
  • suspensions used in the invention may also be powder mixtures of at least two materials. It is also possible to use metal powder alloys in suspensions.
  • the sintering temperature of the metal alloy can be adapted to the sintering temperature of other powders to be sintered during production with other properties which are used for other elements or components of an energy converter. It is also possible to adapt to thermal expansion coefficients of such other materials in this form.
  • Particle size and possibly also the particle size distribution, which have an influence on the sintering behavior are often higher for small particle sizes than for larger ones.
  • electrically conductive regions elements or components of energy converters, preference may be given to using iron, copper, silver, nickel, aluminum, gold or their alloys.
  • electrically non-conductive materials can be different
  • Ceramic powder e.g. Alumina, zirconia, silicon carbide,
  • Silicon nitride, boron nitride or boron carbide can be used.
  • Suitable magnetic or magnetizable materials are, for example
  • Neodymium, iron, boron, samarium, nickel and their alloys Neodymium, iron, boron, samarium, nickel and their alloys.
  • magnets can also be formed on an energy converter.
  • a fixation preferably by means of drying, is carried out after the formation of one layer in each case.
  • a simple irradiation with electromagnetic radiation for example IR radiation
  • sintering of the rotor or stator or electric coil with coil carrier which hitherto has been present as a green body, is carried out.
  • the respective element or the respective component of the energy converter is then finished as a monolithic three-dimensional element. It is then only the final assembly required.
  • cavities or openings for a flow with a tempering fluid may be formed. These cavities or openings can also be formed directly with the screen printing process and can be dispensed with a corresponding post. Due to the type of production according to the invention, it is only possible to use such elements in the case of small-format energy converters since they hitherto could not be produced or only with great effort. In this form, a cooling of the energy converter is possible because cooling channels are available.
  • electrical connection contacts On a rotor and / or stator electrical conductors, electrical connection contacts, electrical conductors, permanent magnets, electrical insulators, magnetic insulators, magnetic conductors, fasteners, bearing seats and / or commutators can be directly and directly formed. It can also be integrated sensors that can also be formed by screen printing. Sensors can, for example, see parameters or the temperature.
  • Electrical and / or magnetic conductors may be enclosed by an electrically nonconductive material, insulating it from its surrounding material. Alone or in addition, these materials can also be mixed together. Due to the mixing ratio, the electrical and magnetic properties can be changed.
  • electrical conductors e.g. to form the turns of electric coils in the printing of the individual layers and immediately adjacent and above electrical insulators by the printing of suspensions, which are formed with electrically non-conductive materials form.
  • the electrical conductors can thus be positioned very precisely, reproducibly and in dense packing, which is advantageous for the achievable overall efficiency and the power density.
  • an element which compresses the fluid in the direction of the cavity or opening or in the opposite direction there may be an element which compresses the fluid in the direction of the cavity or opening or in the opposite direction.
  • This element may preferably be provided with at least one schaufeiförmigen element.
  • a paddle wheel may be formed directly on a rotor without requiring additional mounting on a shaft or hub. As a result, air or a cooling fluid can be guided through the respective area for cooling.
  • Porous regions may be present on a rotor and / or on the stator and / or a coil carrier. As a result, the mass can be reduced in these areas. In rotors, this leads to smaller centrifugal forces, which has a positive effect on the requirements for storage and the dynamic operating behavior and is particularly favorable when operating at very high speeds.
  • the magnetic flux and / or the electric current can be guided in a targeted three-dimensional manner.
  • the material structure in the printing and heat treatment process e.g. the grain orientation in ferromagnetic materials
  • these properties can be influenced by locally varying degrees of admixture of additives to the material.
  • materials with different properties in adjacent areas for example, layers or include. Thus, e.g. be determined by a path of lower resistance, the preferred direction of the magnetic flux and / or electric current.
  • the limits of conventional machine concepts can be overcome.
  • the thermal conductivity can be locally adjusted by means of isotropic and / or anisotropic material properties and / or introduced material combinations and / or their characteristics in the area of the material transitions / boundaries in three-dimensional form.
  • Conductor in one or more coil (s) may have a deviating from the classical geometry, preferably a polygonal conductor geometry.
  • It may also be a production by screen printing of printed circuit board-like winding heads, with e.g. ceramic insulation / base, but also serve not only as a carrier of power electronic and / or electronic and / or sensory components done.
  • This may be similar to a conventional printed circuit board, such that electrical traces and other electrical elements such as e.g. Capacitors, inductive elements or sensors are made equal with, making an afterthought
  • a carrier or a carrier plate contain cavities, which can be used for the removal of thermal energy from winding or electronics.
  • a support which may also be in the form of a disk, may form a receptacle for a bearing, in particular a motor bearing.
  • Very small energy converters and these can also be produced in large quantities with the invention.
  • sieves used can be designed so that when printing a respective layer several elements that can be the same or different, are printed, which reduces the time required.
  • Very complex geometries can be formed. So undercuts can be made as well as cavities or channels with changing direction. It is also possible to enlarge at least surface areas or the specific surface in areas, resulting in an improved
  • materials with increased electrical conductivity can be used, which can also be positioned very close to each other and yet sufficiently safe to be electrically isolated from each other.
  • the individual elements and components of energy converters can be produced very precisely and at least close to the final shape, so that post-processing is dispensed with, but the expense for this can at least be reduced.
  • Very large aspect ratios> 500 can be considered in the manufacturing, which means very small distances and e.g. also allows gap widths.
  • the turns of coils may have different cross-sectional shapes and cross-sectional dimensions as needed.
  • they can have rectangular cross-sections, which can have different widths and heights, so that they can be optimized to suit the particular construction.
  • Individual elements can be formed in the sub-millimeter range, which can improve heat dissipation, especially in small-sized energy converters.
  • the achievable aspect ratio can also be exploited for the magnetic flux and corresponding magnetic losses for optimization.
  • Inventive energy converters can be provided with a large number of poles, which is also possible with small electric motors.
  • the maximum operating temperature can be significantly higher and in the range of 700 ° C to 800 ° C.
  • the Curie temperature of iron can be considered as the theoretical maximum temperature.
  • stator with a housing as a three-dimensional monolithic element.
  • the invention will be explained in more detail by way of example in the following.
  • FIG. 1 shows a rotor and a stator for an electric motor
  • Figure 2 is a schematic representation of an electric motor
  • FIG. 3 is a schematic representation of a stator
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a part of an energy converter with magnetically conductive regions which are connected to electrically non-conductive layers. are isolated from each other and
  • FIG. 1 Examples of conductor geometries of coils.
  • the stator 16 and the rotor 7 shown in FIG. 1 are constructed successively with individual layers produced one above the other by screen printing, in which suspensions in which different powdery materials are contained are applied through screens with a squeegee.
  • a plurality of fastening elements 1 can be formed directly on the stator 16 with.
  • openings 3 were formed, forming the cooling channels.
  • a winding space 6 is limited by a pole piece 5.
  • the surface-enlarging structured elements 2 have been formed, which can bring about improved heat dissipation.
  • the rotor 7 was formed with a suspension consisting of a magnetically conductive powder (40 to 90% by mass) with an average particle size in the range 1 ⁇ to 50 ⁇ and a liquid organic binder as well by screen printing. In this case, perforations 4 are also present in the rotor 7, forming the cooling channels.
  • FIG. 2 schematically shows the construction of an example of an energy converter according to the invention in the form of an electric motor.
  • Stator teeth 10 made of a material of higher magnetic conductivity, such as e.g. FeCo and stator back / yoke 9 available.
  • a porous region has been formed in the region around the axis of rotation.
  • a suspension consisting of powdered FeSi having an average particle size of 10 ⁇ to 15 ⁇ and pyrrolidone was used as a binder.
  • the pores can be formed during the heat treatment, in which organic particles contained in the suspension are separated by pyro- lysis and then after sintering corresponding pores are present.
  • the net mass of the rotor 7 can be reduced, which leads to a reduction of the inertia.
  • permanent magnets 11 have been produced by screen printing on the rotor 7.
  • a suspension consisting of Nd, Fe, B, or Co was used. The respective proportions of the powders can be selected taking into account the desired field strength of the permanent magnet.
  • the permanent magnets then consist of
  • NdFeB or SmCo are magnetized after sintering.
  • FIG. 3 shows in schematic form a stator 16 of an electric motor.
  • electrical conductors 14, which form electrical coils have been produced by screen printing from copper.
  • the individual turns, which are formed with the electrical conductors 14, are surrounded by zirconium oxide as an electrically nonconductive ceramic material, so that they are electrically insulated from one another.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a part of an energy converter with magnetically conductive regions which are electrically nonconductive
  • Layers are isolated from each other. In the example shown, several layers have been formed one above the other by screen printing. In this case, these are layers 17 made of magnetically conductive material and layers 18 which are formed of electrically nonconductive material.
  • a suspension with metallic powders of an iron-silicon alloy having an average particle size of about 10 ⁇ m can be used.
  • the powder content in the water-based suspension on Polyvenylalkoholbasis is about 80 percent by mass.
  • the suspension is printed layer by layer by screen printing on a substrate, the average layer thickness is 20 ⁇ .
  • the screen or multiple screens can be exploited to give the respective layer a desired two-dimensional contour. By using different screens then the three-dimensional shape can be formed.
  • the green part produced is debindered in a hydrogen atmosphere at 600 ° C, so the organic components removed. It is then sintered at a temperature of 1250 ° C.
  • Two different suspensions can be used for the production of mutually electrically isolated layers.
  • One suspension is mixed with ceramic powder and the other with metallic powder.
  • the materials should be adapted to one another with regard to their thermal expansion coefficients so that no delaminating stresses occur during the subsequent sintering.
  • the particle sizes of the powders used should be coordinated with each other in order to adjust the sintering temperatures.
  • about 17-4-PH steel powder with an average particle size of 10 ⁇ m and Zr0 2 powder with a particle size in the nanometer range is suitable.
  • the heat treatment proceeds normally with a debinding step at a temperature of 600 ° C and a sintering at 1250 ° C.

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Abstract

Die Erfindung betrifft elektrische Energiewandler sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Dabei handelt es sich in erster Linie um Elektromotoren und Generatoren. Aufgabe der Erfindung ist es, elektrische Energiewandler zur Verfügung zu stellen, die sehr genau und mit reduziertem Aufwand herstellbar sind. Dies trifft insbesondere auf kleinformatige Energiewandler zu. Erfindungsgemäße Energiewandler weisen eine Stator und einen Rotor und/oder elektrischen Spulen auf. Der Rotor und/oder der Stator und/oder mindestens eine elektrische Spule sind als dreidimensionales monolitisches Element ausgebildet und bestehen aus miteinander versinterten elektrisch leitfähigen, magnetisch leitfähigen, magnetisch nicht leitfähigen, elektrisch nicht leitfähigen, magnetischen und/oder magnetisierbaren Werkstoffen.

Description

Elektrischer Energiewandler und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft elektrische Energiewandler sowie ein Verfahren zu de- ren Herstellung. Dabei handelt es sich in erster Linie um Elektromotoren und
Generatoren. Es sollen aber auch Transformatoren oder Magnetlager beansprucht und mit dem Verfahren hergestellt werden können.
Bei solchen Energiewandlern stellt die thermische Beständigkeit, insbesonde- re aufgrund der üblicherweise eingesetzten Materialien (Harze, andere Polymere und Gewebe)und Werkstoffen, ein Problem dar, so ist ein Einsatz bei Temperaturen oberhalb von 200 ° C und in der Regel bereits oberhalb von 150 °C nicht ohne weiteres möglich. Außerdem sind bei den üblicherweise eingesetzten Materialien und Werkstoffen die hohen Wärmeübergangswiderstände nachteilig. Die thermischen Probleme können besonders bei kleinen Energiewandlern durch eine gezielte Kühlung mit Fluiden (Flüssigkeiten und Gasen) nicht oder nur sehr aufwändig und kostenintensiv berücksichtigt werden. Da einige Komponenten insbesondere innerhalb des magnetischen Kreises durch Montage aus mehreren Teilen zusammen gesetzt sind, wie dies bei der „Blechung" der Fall ist, ist ihre mechanische Stabilität begrenzt, was sich besonders nachteilig an rotierenden oder sich anderweitig bewegenden Teilen auswirkt. An solchen geblechten Teilen, wie z.B. einem Rotor kann keine axia- le Feldführung erfolgen.
Eine lokale Anpassung von physikalischen Eigenschaften, wie z.B. die Dichte, ist über das jeweilige Volumen einer Komponente eines Energiewandlers nicht ohne weiteres erreichbar.
Bei den herkömmlichen Energiewandlern bereitet auch der elektrische An- schluss bzw. eine elektrische Kontaktierung nach außen zu einem Elektroenergieversorgungsnetz Probleme. Insbesondere bei klein dimensionierten Energiewandlern ist ein hoher Aufwand, auch an manueller Tätigkeit erforder- lieh.
Auch die gewünschte Miniaturisierbarkeit ist durch den Montageaufwand und die bestehenden Montagemöglichkeiten begrenzt, was besonders im Bereich elektrischer Spulen, der Pol- und Nutformen und unter Berücksichtigung des erforderlichen Luftspaltes zwischen einem Rotor und einem Stator, zu Problemen führt.
Herkömmliche Energiewandler werden bisher aus vielen einzelnen Teilen und Komponenten hergestellt, was den Herstellungs- und den Montageaufwand erheblich erhöht. Eine vollständige automatisierte Herstellung ist daher ebenfalls, wenn überhaupt nur mit sehr hohem Aufwand möglich.
Viele der einzelnen erforderlichen Teile müssen einer Nachbearbeitung, wie einer Formgebung, spanenden Bearbeitung, einer trennenden Bearbeitung, einer Oberflächenbearbeitung bzw. einer schützenden Oberflächenbeschich- tung unterzogen werden. Durch eine solche Bearbeitung können aber auch Eigenschaften, insbesondere magnetische Eigenschaften beeinträchtigt werden.
Die Herstellung und Montage ist daher für Fehler sehr anfällig, so dass eine entsprechend hohe Ausschussrate auftritt oder eine aufwändige Nachbearbeitung erforderlich ist.
Bei Elektromotoren und Generatoren müssen Elektrobleche (Blech mit elektrisch isolierender Beschichtung) in Form gebracht werden, was durch Trennverfahren oder eine spanende Bearbeitung erreicht werden kann. Die geformten Elektrobleche müssen dann paketiert und zueinander positioniert werden. Dabei kommt es auf einen möglichst sehr kleinen Versatz zwischen einzelnen Blechen an, wobei eine feste Verbindung erreicht werden soll.
Bei der Herstellung der erforderlichen elektrischen Spulen wird üblicherweise Kupferdraht zu mehreren Spulenwicklungen geformt. Dies ist ein besonders kritischer und aufwändiger Schritt bei der Herstellung. Es muss dabei sowohl die jeweilige Wickelbarkeit und eine optimale Gestaltung des magnetischen Kreises sowie die Form der Elektrobleche berücksichtigt werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, elektrische Energiewandler zur Verfügung zu stellen, die sehr genau und mit reduziertem Aufwand herstellbar sind. Dies trifft insbesondere auf kleinformatige Energiewandler zu.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Energiewandler, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst, er kann mit einem Verfahren gemäß Anspruch 14 hergestellt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Ein erfindungsgemäßer elektrischer Energiewandler weist einen Stator und einen Rotor, elektrische Leiter, elektrisches Leitersystem und/oder elektrische Spulen auf. Elektrische Spulen sind bei allen unter die Erfindung fallenden Energiewandlern, also auch bei Transformatoren und Linearmotoren vorhanden. Elektrische Spulen können auch an einem Spulenträger vorhanden sein. Elektrische Leiter oder elektrische Leitersysteme können in unterschied- lichster Form vorhanden bzw. ausgebildet sein, wobei mit elektrischen Leitern natürlich auch elektrische Spulen gebildet werden können.
Dabei ist der Rotor und/oder der Stator und/oder mindestens eine elektrische Spule mit einem Spulenträger als dreidimensionales monolitisches Element hergestellt und besteht dabei aus miteinander versinterten elektrisch leitfähigen, magnetisch leitfähigen, magnetisch nicht leitfähigen, elektrisch nicht leitfähigen, magnetischen und/oder magnetisierbaren Werkstoffen. Dabei können einzelne Teile des Rotors und/oder Stators sowie der elektrischen Spule und der Spulenträger aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
Dabei soll ein monolithisches Element tatsächlich dreidimensional ausgebildet sein, und beispielsweise lediglich keine aufgedruckten oder anderweitig hergestellten flachen Strukturen, wie dies beispielsweise aufgedruckte elektri- sehe Leiter sind, darunter verstanden werden. Dementsprechend sollten
Stukturierungen/Strukturelemente vorhanden sein, die in eine Achsrichtung um mehrere Millimeter, bevorzugt mindestens 3 mm, erhaben über eine Oberfläche überstehen. Ein erfindungsgemäßer Energiewandler sollte ein generativ aus keramischen und/oder metallischen Werkstoffen hergestelltes Verbundbauteil sein. Mit diesen Werkstoffen können unterschiedliche Bereiche und Elemente ausgebildet und hergestellt werden, die dann bereits an dem Verbundbauteil vorhanden sind, ohne, dass ein nachträgliches Fügen oder eine Montage erfor- derlich ist. Mit den jeweils ausgewählten keramischen oder metallischen
Werkstoffen können die lokal am Energiewandler gewünschten Eigenschaften, wie z.B. elektrische Isolation, elektrische bzw. thermische Leitfähigkeit sowie magnetische oder elektromagnetische Eigenschaften berücksichtigt werden.
Ein monolithisches Element ist dabei aus mehreren Bereichen gebildet, die unterschiedliche Elemente bilden und die durch keinerlei zusätzliche Verbindungselemente, die eine Montage erfordern würden, miteinander verbunden sind. Die Verbindung wird ausschließlich durch Stoffschluss in Verbindung mit Form- und Kraftschluss allein durch das Herstellungsverfahren erreicht. Die Herstellung eines Rotors oder eines Stators oder einer elektrischen Spule mit Spulenträger erfolgt mit einem generativen Fertigungsverfahren, vorzugsweise dreidimensionalem Siebdruck . Dabei werden unterschiedliche Siebe und/oder Suspensionen in einzelnen schichtweise übereinander auszubildenden Ebenen eingesetzt. Es erfolgt dabei ein sukzessiver schichtweiser Aufbau der dreidimensionalen Gestalt des jeweiligen monolithischen Elements. Für die Schichten können dabei Siebe eingesetzt werden, mit denen Schichtweise die Kontur und in einer Ebene Bereiche mit unterschiedlichen Suspensionen ausgebildet werden. Dabei sind die Suspensionen mit den jeweils gewünschten pulverförmigen Werkstoffen hergestellt, die später miteinander versintert werden sollen und die einzelnen Elemente mit den jeweils gewünschten elektrischen und magnetischen Eigenschaften ausbilden. So können beispielsweise mit Keramikpulver elektrisch und/oder magnetisch nicht leitfähige Teile unmittelbar neben elektrisch und/oder magnetisch leitfähigen Bereichen, als Isolatoren hergestellt werden.
In bei der Erfindung eingesetzten Suspensionen können auch Pulvermischungen aus mindestens zwei Werkstoffen enthalten sein. Außerdem besteht die Möglichkeit auch Metallpulverlegierungen in Suspensionen einzusetzen. Dabei kann vorteilhaft die Sintertemperatur der Metalllegierung an die Sintertemperatur anderer bei der Herstellung zu sinternder Pulver mit anderen Eigenschaften, die für andere Elemente oder Komponenten eines Energiewandlers eingesetzt werden, angepasst werden. Es ist auch eine Anpassung an thermische Ausdehnungskoeffizienten solcher anderen Werkstoffe in dieser Form möglich.
Ein weiterer Parameter, der bei dem Einsatz von pulverförmigen Werkstoffen für die Suspensionen, berücksichtigt werden kann, ist die mittlere
Partikelgröße und ggf. auch die Partikelgrößenverteilung, die Einfluss auf das Sinterverhalten haben. So ist häufig bei vielen Werkstoffen die Sinteraktivität bei kleinen Partikelgrößen höher, als bei größeren.
Für elektrisch leitfähige Bereiche, Elemente oder Komponenten von Energiewandlern können bevorzugt Eisen, Kupfer, Silber, Nickel, Aluminium, Gold oder deren Legierungen eingesetzt werden. Als elektrisch nicht leitfähige Werkstoffe können unterschiedliche
Keramikpulver, wie z.B. Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Siliciumcarbid,
Siliciumnitrid, Bornitrid oder Borcarbid eingesetzt werden. Geeignete magnetische oder magnetisierbare Werkstoffe sind beispielsweise
Neodym, Eisen, Bor, Samarium, Nickel und deren Legierungen.
Mit ihnen können auch Magnete an einem Energiewandler ausgebildet werden.
Beim Herstellungsverfahren wird nach Ausbildung jeweils einer Schicht eine Fixierung, bevorzugt mittels Trocknung durchgeführt. Hierfür kann eine einfache Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung (z.B. IR-Strahlung) vorgenommen werden. Nach Ausbildung der dreidimensionalen Gestalt wird eine Sinterung des bis dahin als Grünkörper vorliegenden Rotors oder Stators oder elektrischen Spule mit Spulenträger durchgeführt. Das jeweilige Element oder die jeweilige Komponente des Energiewandlers ist dann als monolithisches dreidimensionales Element fertig hergestellt. Es ist dann lediglich noch die Endmontage erforderlich.
An einem Rotor und/oder Stator und/oder einem Spulenträger können unmittelbar Hohlräume oder Durchbrechungen, für eine Durchströmung mit einem Temperier-fluid, ausgebildet sein. Diese Hohlräume oder Durchbrechungen können ebenfalls direkt mit dem Siebdruckverfahren ausgebildet und auf eine entsprechende Nachbearbeitung kann verzichtet werden. Durch die erfindungsgemäße Art der Herstellung ist es bei kleinformatigen Energiewandlern überhaupt erst möglich solche Elemente einzusetzen, da sie bisher nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand herstellbar waren. In dieser Form ist auch eine Kühlung der Energiewandler möglich, da Kühlkanäle zur Verfügung stehen.
An einem Rotor und/oder Stator können elektrische Leiter, elektrische Anschlusskontakte, elektrische Leiterbahnen, Permanentmagnete, elektrische Isolatoren, magnetische Isolatoren, magnetische Leiter, Befestigungselemente, Lagersitze und/oder Kommutatoren direkt und unmittelbar ausgebildet sein. Es können auch Sensoren integriert werden, die ebenfalls mittels Siebdrucken ausgebildet werden können. Sensoren können beispielsweise elektri- sehe Parameter oder auch die Temperatur erfassen.
Alle diese einzelnen Elemente können innerhalb der dreidimensionalen Struktur an nahezu jeder gewünschten Position ausgebildet werden. So besteht die Möglichkeit elektrische Anschlusskontakte so nach außen zu führen, dass bei
Einsatz in ein Gehäuse ohne weiteres Zutun eine elektrische Kontaktierung nach außen erreicht werden kann.
Elektrische und/oder magnetische Leiter können von einem elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff, diese von seinem umgebenden Werkstoff isolierend, umschlossen sein. Allein oder zusätzlich können diese Werkstoffe auch miteinander vermischt sein. Durch das Mischungsverhältnis können die elektrischen und magnetischen Eigenschaften verändert werden. Mit der Erfindung besteht die Möglichkeit, elektrische Leiter, wie z.B. die Windungen von elekt- Tischen Spulen beim Drucken der einzelnen Schichten auszubilden und unmittelbar daneben und darüber elektrische Isolatoren durch das Drucken von Suspensionen, die mit elektrisch nicht leitfähigen Werkstoffen gebildet sind, auszubilden. Die elektrischen Leiter können so sehr genau positioniert, reproduzierbar und in dichter Packung ausgebildet werden, was für den erreichba- ren Gesamtwirkungsgrad und die Leistungsdichte vorteilhaft ist.
Im Bereich einer Öffnung eines Hohlraums oder einer Durchbrechung, für die Durchströmung mit einem Temperierfluid, kann ein das Fluid in Richtung Hohlraum oder Durchbrechung oder in entgegengesetzter Richtung verdich- tendes Element vorhanden sein. Dieses Element kann bevorzugt mit mindestens einem schaufeiförmigen Element versehen sein. So kann beispielsweise ein Schaufelrad direkt an einem Rotor ausgebildet sein, ohne dass eine zusätzliche Montage auf einer Welle oder Nabe erforderlich wird. Dadurch kann Luft oder eine Kühlflüssigkeit durch den jeweiligen Bereich für eine Kühlung ge- führt werden.
Insbesondere unter Berücksichtigung des thermischen Aspektes ist es vorteilhaft, dass im als Monolith aus mehreren unterschiedlichen Werkstoffen hergestellten Rotor und/oder Stator und/oder einer elektrischen Spule mit Spu- lenträger keine chemische organische Komponente enthalten sein kann. Dadurch steigt die Temperatur, bei der der jeweilige Energiewandler schadlos betrieben werden kann, an.
An einem Rotor und/oder am Stator und/oder einem Spulenträger können poröse Bereiche vorhanden sein. Dadurch kann in diesen Bereichen die Masse reduziert werden. Bei Rotoren führt dies zu kleineren Fliehkräften, was sich auf die Anforderungen an die Lagerung und das dynamische Betriebsverhalten positiv auswirkt und insbesondere bei einem Betrieb mit sehr hohen Drehzahlen günstig ist.
Der magnetische Fluss und/oder der elektrische Strom können aufgrund isotroper und/oder anisotroper Werkstoffeigenschaften und/oder eingebrachter Werkstoff kombinationen gezielt dreidimensional geführt werden kann. Durch Beeinflussung des Werkstoffgefüges beim Druck- und Wärmebehandlungs- prozess, z.B. der Kornausrichtung bei ferromagnetischen Werkstoffen, kann eine Richtungsabhängigkeit verschiedener Werkstoffeigenschaften eingestellt werden. Darüber hinaus können diese Eigenschaften durch lokal unterschiedlich stark ausgeprägte Beimengung von Zusatzstoffen zum Werkstoff beein- flusst werden. Weiterhin lassen sich Werkstoffe mit verschiedenen Eigenschaften in einander angrenzenden Bereichen beispielsweise schichten oder einschließen. Somit kann z.B. durch einen Pfad niedrigeren Widerstandes die Vorzugsrichtung des magnetischen Flusses und/oder elektrischen Stroms bestimmt werden.
Diese Varianten ermöglichen ebenfalls eine Einstellung der thermischen Ei- genschaften, um die Übertragung von Wärme definiert einzustellen. Zusätzlich spielen hierbei Übergänge an Grenzen der Werkstoffkombinationen eine Rolle. Wird beispielsweise der Fügespalt konventioneller Fertigungsverfahren beim Einbringen des Stators in das Motorgehäuse vermieden, reduziert sich der thermische Widerstand zwischen Stator und Umgebung erheblich.
Mit der Erfindung können die Grenzen herkömmlicher Maschinenkonzepte überwunden werden. Außerdem kann die thermische Leitfähigkeit durch isotrope und/oder anisotrope Werkstoffeigenschaften und/oder eingebrachte Werkstoffkombinationen und/oder deren Ausprägung im Bereich der Werkstoffübergänge/- grenzen in dreidimensionaler Form lokal eingestellt werden.
Leiter in einer oder mehreren Spule(n) können eine von der klassischen Geometrie abweichende, bevorzugt eine polygonale Leitergeometrie aufweisen.
Es kann auch eine Herstellung durch Siebdruck von leiterplattenähnlichen Wickelköpfen, mit z.B. keramischer Isolierung/Basis, die auch aber nicht nur als Träger von Leistungselektronischen und/oder elektronischen und/oder sensorischen Bauelementen dienen, erfolgen. Dies kann ähnlich, wie eine herkömmliche Leiterplatte ausgebildet sein, so dass elektrische Leiterbahnen und andere elektrische Elemente, wie z.B. Kondensatoren, induktive Elemente oder Sensoren gleich mit hergestellt werden, wodurch ein nachträglicher
Montageaufwand vermieden, zumindest aber reduziert werden kann. Elektrische Elemente oder Sensoren können gleichzeitig hergestellt werden, so dass bei ihrer Anordnung keine nachfolgende Zugänglichkeit für eine Montage berücksichtigt werden muss.
Weiterhin kann ein Träger oder eine Trägerplatte Hohlräume enthalten, die zum Abtransport von thermischer Energie aus Wicklung bzw. Elektronik genutzt werden kann. Ein Träger, der auch in Form einer Scheibe ausgebildet sein kann, kann eine Aufnahme für eine Lagerung, insbesondere eine Motor- lagerung bilden.
Mit der Erfindung können bevorzugt sehr kleine Energiewandler und diese auch in großen Stückzahlen hergestellt werden. Dabei können eingesetzte Siebe so ausgebildet werden, dass beim Drucken einer jeweiligen Schicht gleich mehrere Elemente, die gleich oder auch unterschiedlich sein können, gedruckt werden, was den Zeitaufwand reduziert. Es können sehr komplexe Geometrien ausgebildet werden. So können Hinterschneidungen genauso, wie Hohlräume oder Kanäle mit wechselnder Richtung hergestellt werden. Es besteht außerdem die Möglichkeit zumindest Oberflächenbereiche oder die spezifische Oberfläche in Bereichen zu vergrößern, was zu einer verbesserten
Abführung von Wärme also zu einer verbesserten Kühlung führen kann. Im Magnetkreis von Energiewandlern können hohe Füllfaktoren erreicht werden. Durch den möglichen Einsatz von Werkstoffen, die bei der Erfindung verarbeitet sein können, kann eine erhöhte thermische Beständigkeit und Leitfähigkeit vorteilhaft ausgenutzt werden. Dies ist insbesondere auf den möglichen Verzicht organischer Stoffe, wie z.B. Polymere möglich.
Insbesondere für die Wicklungen von elektrischen Spulen können Werkstoffe mit erhöhter elektrischer Leitfähigkeit eingesetzt werden, die außerdem sehr dicht beieinander positioniert und trotzdem ausreichend sicher elektrisch voneinander isoliert sein können.
Die einzelnen Elemente und Komponenten von Energiewandlern können sehr präzise und zumindest endformnah hergestellt werden, so dass auf eine Nachbearbeitung verzichtet, der Aufwand hierfür zumindest aber reduziert werden kann.
Es können sehr große Aspektverhältnisse > 500 bei der Herstellung berücksichtigt werden, was sehr kleine Abstände und z.B. auch Spaltbreiten ermöglicht. So können die Windungen von Spulen je nach Bedarf unterschiedliche Querschnittsformen und Querschnitts-dimensionierungen aufweisen. Sie können beispielsweise rechteckige Querschnitte aufweisen, die unterschiedliche Breiten und Höhen haben können, so dass sie an die jeweilige Konstruktion angepasst optimiert werden können. Es können einzelne Elemente im Submillimeterbereich ausgebildet werden, was insbesondere bei klein dimensionierten Energiewandlern die Wärmeabführung verbessern kann.
Das erreichbare Aspektverhältnis kann auch für den magnetischen Fluss und entsprechende magnetische Verluste für eine Optimierung ausgenutzt werden.
Erfindungsgemäße Energiewandler können mit einer großen Anzahl an Polen zur Verfügung gestellt werden, was auch bei kleinen Elektromotoren möglich ist.
Durch die Herstellungsart der Energiewandler treten keine negativen Beein- flussungen an Werkstoffen durch bei herkömmlichen Energiewandlern notwendige Bearbeitungen auf. Der Magnetisierungsaufwand kann reduziert und eine Vorabberechnung der Parameter eines erfindungsgemäß herzustellenden Energiewandlers kann verbessert werden. Außerdem können beispiels- weise Hystereseverluste verringert werden.
Neben großen Stückzahlen lassen sich aber auch Spezialanfertigungen als Prototypen oder für Sonderanwendungen herstellen. Dabei können trotzdem hohe Wirkungsgrade und Ausnutzungsfaktoren (z.B. Leistungsdichten) er- reicht werden.
Da die bei der Erfindung einsetzbaren Werkstoffe auch resistent gegenüber Umgebungseinflüssen sein können, ist ein Einsatz unter vielen Bedingungen, die beispielsweise normalerweise korrosiv wirken oder auch im Vakuum mög- lieh.
Bei erfindungsgemäßen Energiewandlern, wie z.B. Elektromotoren kann die maximale Betriebstemperatur deutlich höher sein und im Bereich von 700 °C bis 800 °C liegen. Es kann dabei die Curietemperatur von Eisen als theoreti- sehe Maximaltemperatur beachtet werden.
Es besteht bei der Erfindung auch die Möglichkeit einen Stator mit einem Gehäuse als ein dreidimensionales monolithisches Element herzustellen Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
Figur 1 einen Rotor und einen Stator für einen Elektromotor;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Elektromotors;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Stators;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Teils eines Energiewandlers, mit magnetisch leitfähigen Bereichen, die mit elektrisch nicht leitfähigen Schich- ten voneinander isoliert sind und
Figur 5a u. 5b Beispiele für Leitergeometrien von Spulen. Der in Figur 1 gezeigte Stator 16 und der Rotor 7 werden mit übereinander durch Siebdruck hergestellten einzelnen Schichten sukzessive aufgebaut, in dem Suspensionen in den unterschiedliche pulverförmige Werkstoffe enthalten sind, durch Siebe mit einem Rakel aufgetragen werden. Dabei können unmittelbar am Stator 16 mehrere Befestigungselemente 1 mit ausgebildet werden. Hier sind dies Durchbrechungen durch die eine Schraubverbindung zu einem nicht dargestellten Gehäuse hergestellt werden kann. Am Stator 16, der aus FeSi nach dem Sintern besteht, wurden Durchbrechungen 3 ausgebildet, die Kühlkanäle bilden. Außerdem ist ein Wickelraum 6 be- grenzt durch einen Polschuh 5 ausgebildet.
An der radial äußeren Peripherie sind die Oberfläche vergrößernde strukturierte Elemente 2 ausgebildet worden, die eine verbesserte Wärmeabführung bewirken können.
Der Rotor 7 wurde mit einer Suspension bestehend aus einem magnetisch leitfähigen Pulver (40 bis 90 Masse-%) mit einer mittleren Partikelgröße im Bereich 1 μιη bis 50 μιτι und einem flüssigen organischen Binder ebenso durch Siebdrucken ausgebildet. Dabei sind im Rotor 7 ebenfalls Durchbrechungen 4 vorhanden, die Kühlkanäle bilden.
In Figur 2 ist schematisch der Aufbau eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Energiewandlers in Form eines Elektromotors gezeigt. Dabei sind am Stator 16 Ständerzähne 10 aus einem Werkstoff mit höherer magnetischer Leitfähigkeit, wie z.B. FeCo und Ständerrücken/Jochs 9 vorhanden.
Am Rotor 7 ist im Bereich um die Rotationsachse ein poröser Bereich ausgebildet worden. Hierbei wurde eine Suspension bestehend aus pulverförmigem FeSi mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μιη bis 15 μιη und Pyrrolidon als Binder eingesetzt. Die Poren können bei der Wärmebehandlung ausgebildet werden, in dem in der Suspension enthaltene organische Partikel durch Pyro- lyse entfernt und dann nach dem Sintern entsprechende Poren vorhanden sind. Mit diesem porösen Bereich kann die Eigenmasse des Rotors 7 reduziert werden, was zu einer Verringerung der Massenträgheit führt. Bei diesem Beispiel sind am Rotor 7 auch Permanentmagnete 11 durch Siebdrucken hergestellt worden. Hierfür wurde eine Suspension bestehend aus Nd, Fe, B, oder Co eingesetzt. Die jeweiligen Anteile der Pulver können unter Berücksichtigung der gewünschten Feldstärke des Permanentmagneten gewählt werden. Die Permanentmagnete bestehen dann aus
NdFeB oder SmCo. Sie werden nach dem Sintern magnetisiert.
Die Figur 3 zeigt in schematischer Form einen Stator 16 eines Elektromotors. Dabei sind elektrische Leiter 14, die elektrische Spulen bilden, durch Siebdruck aus Kupfer hergestellt worden. Die einzelnen Windungen, die mit den elektri- sehen Leitern 14 gebildet sind, sind durch Zirkonoxid als elektrisch nicht leitfähiger keramischer Werkstoff umschlossen, so dass diese gegeneinander elektrisch isoliert sind.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Energiewand- lers, mit magnetisch leitfähigen Bereichen, die mit elektrisch nicht leitfähigen
Schichten voneinander isoliert sind. Bei dem gezeigten Beispiel sind mehrere Schichten übereinander durch Siebdrucken ausgebildet worden. Es handelt sich in diesem Fall um Schichten 17, die aus magnetisch leitfähigem Werkstoff und Schichten 18, die aus elektrisch nicht leitfähigem Werkstoff gebildet sind.
Für das Siebdrucken kann beispielsweise eine Suspension mit metallischen Pulvern aus einer Eisen-Silizium-Legierung mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 10 μιη eingesetzt werden. Der Pulveranteil in der wasserbasierten Suspension auf Polyvenylalkoholbasis liegt dabei bei etwa 80 Masseprozent. Die Suspension wird Schicht für Schicht im Siebdruckverfahren auf eine Unterlage gedruckt, wobei die mittlere Schichtdicke bei 20 μιτι liegt. Das Sieb oder mehrere Siebe können ausgenutzt werden, um der jeweiligen Schicht eine gewünschte zweidimensionale Kontur zu geben. Durch Einsatz unterschiedlicher Siebe kann dann die dreidimensionale Gestalt ausgebildet werden. Nach dem Druck wird das hergestellte Grünteil in einer Wasserstoffatmosphäre bei 600°C entbindert, also die organischen Bestandteile entfernt. Anschließend wird dann bei einer Temperatur von 1250°C gesintert.
Für die Herstellung gegeneinander elektrisch voneinander isolierter Schichten können zwei unterschiedliche Suspensionen eingesetzt werden. Dabei ist eine Suspension mit keramischem und die andere mit metallischem Pulver angerührt. Die Werkstoffe sollen bezüglich ihrer thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufeinander angepasst sein, damit bei der späteren Sinterung keine delaminierenden Spannungen auftreten. Ebenso sollen die Partikelgrößen der eingesetzten Pulver aufeinander abgestimmt sein, um die Sintertemperaturen anzugleichen.
Dafür eignet sich etwa 17-4-PH Stahlpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μηι und Zr02 -Pulver mit einer Partikelgröße im Nanometerbereich. Mit den beiden Werkstoffen werden abwechselnd Schichten mit einer Dicke von etwa 50μηι (Zr02) und 150 μιη (Stahl) gedruckt. Dabei können die Schichten auch graduell ineinander übergehen, um eine gute mechanische Stabilität der Schichten untereinander zu gewährleisten. Die Wärmebehandlung verläuft normal mit einem Entbinderungsschritt bei einer Temperatur von 600°C und einer Sinterung bei 1250°C.

Claims

Patentansprüche
Elektrischer Energiewandler mit einem Stator und einem Rotor und/oder mit elektrischen Spulen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotor (7) und/oder der Stator (16) und/oder mindestens ein elektrischer Leiter oder elektrisches Leitersystem als dreidimensionales monolitisches Element, bestehend aus miteinander versinterten elektrisch leitfähigen, magnetisch leitfähigen, magnetisch nicht leitfähigen, elektrisch nicht leitfähigen, magnetischen und/oder magnetisierbaren Werkstoffen gebildet ist/sind.
Energiewandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ein generativ aus keramischen und/oder metallischen Werkstoffen hergestelltes Verbundbauteil ist.
Energiewandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Teile des Rotors (7) und/oder Stators (16) und/oder die elektrische Spule und der Spulenträger aus unterschiedlichen miteinander versinterten Werkstoffen bestehen.
Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, einzelne Teile des Rotors (7) und/oder Stators (16) , elektrischen Leiters/Leitersystems und/oder die elektrische Spule und der Spulenträger aus elektrisch leitfähigen, magnetisch leitfähigen, magnetisch nicht leitfähigen, elektrisch nicht leitfähigen, magnetischen und/oder magnetisierbaren Werkstoffen gebildet ist/sind.
Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor (7) und/oder Stator (16), elektrischen Leiter/Leitersystem und/oder einer elektrischen Spule und/oder einem Spulenträger Hohlräume oder Durchbrechungen (3, 4), für eine Durchströmung mit einem Temperierfluid, ausgebildet sind.
Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor (7) und/oder Stator (16) elektrische Leiter (14), elektrische Anschlusskontakte, elektrische Leiterbahnen, magnetische Leiter, Permanentmagnete (11), elektrische Isolatoren, magnetische Isolatoren, Befestigungselemente (1), Lagersitze, Sensoren und/oder Kommutatoren ausgebildet sind.
Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische und/oder magnetische Leiter von einem elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff, diesen von seinem umgebenden Werkstoff isolierend, umschlossen und/oder damit vermischt sind.
Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Öffnung eines Hohlraums oder Durchbrechung, für die Durchströmung mit einem Temperierfluid, ein das Fluid in Richtung Hohlraum oder Durchbrechung oder in entgegengesetzter Richtung verdichtendes Element, bevorzugt mit mindestens einem schaufeiförmigen Element, vorhanden ist.
Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im als Monolith aus mehreren unterschiedlichen Werkstoffen hergestellten Rotor (7) und/oder Stator (16), elektrischem Leiter/Leitersystem und/oder einer elektrischen Spule mit Spulenträger keine chemische organische Komponente enthalten ist.
Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor (7) und/oder am Stator (16), elektrischen Leiter/Leitersystem und/oder einem Spulenträger poröse Bereiche vorhanden sind.
Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Fluss und/oder elektrische Strom aufgrund isotroper und/oder anisotroper Werkstoffeigenschaften und/oder eingebrachter Werkstoffkombinationen definiert in dreidimensionaler Form führbar ist.
12. Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Leiter in einer oder mehreren Spulein) eine von der klassischen Geometrie abweichende, bevorzugt eine polygonale Leitergeometrie aufweist/aufweisen.
13. Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Leitfähigkeit durch isotrope und/oder anisotrope Werkstoffeigenschaften und/oder eingebrachte Werkstoffkombinationen und/oder deren Ausprägung im Bereich der Werkstoffübergänge/-grenzen in dreidimensionaler Form lokal einstellbar ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Energiewandlers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung eines Rotors (7) oder eines Stators (16), elektrische Leiter/Leitersystems, einer elektrischen Spule mit Spulenträger mit einem dreidimensionalen Siebdruckverfahren unter Einsatz von unterschiedlichen Sieben und/oder Suspensionen in einzelnen schichtweise übereinander auszubildenden Ebenen durchgeführt wird, wobei nach Ausbildung einer jeweiligen Schicht eine Fixierung, bevorzugt mittels Trocknung und nach Ausbildung der dreidimensionalen Gestalt eine Sinterung des bis dahin als Grünkörper vorliegenden Rotors (7) oder Stators (16) oder elektrischen Spule mit Spulenträger durchgeführt wird.
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