WO2018010716A1 - Verfahren zur herstellung eines blechpakets und elektrische maschine - Google Patents

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WO2018010716A1
WO2018010716A1 PCT/DE2017/100446 DE2017100446W WO2018010716A1 WO 2018010716 A1 WO2018010716 A1 WO 2018010716A1 DE 2017100446 W DE2017100446 W DE 2017100446W WO 2018010716 A1 WO2018010716 A1 WO 2018010716A1
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alignment
individual sheets
sections
sheet
surface covering
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PCT/DE2017/100446
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Inventor
Thomas Motz
Torsten Keller
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/022Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with salient poles or claw-shaped poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/146Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148Sectional cores

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a laminated core, wherein a plurality of each one alignment or multiple alignment sections having individual sheets of at least one at least partially a fusible surface covering having blank sheet separated and positionally aligned in terms of their alignment sections, wherein the packetized individual sheets by melting the surface covering or a chemical Reaction of the surface covering are materially cohesive.
  • Such laminated cores are typically used as stator or rotor lamination packages or components thereof in electrical machines.
  • stamped packetizing it is known to provide an alignment section or a plurality of alignment sections in each individual sheet, whereby the intended alignment of the packaged individual sheets is secured to one another.
  • the individual sheets are then bonded together using a surface covering, which is often referred to as baked enamel.
  • a surface covering which is often referred to as baked enamel.
  • a disadvantage in both cases is that in the region of the alignment sections an electrically conductive connection is formed between two individual sheets, which promotes the occurrence of induced eddy currents during operation. The performance of an electrical machine having such a laminated core is thereby significantly reduced.
  • WO 2005/020 410 A2 describes a reluctance motor whose stator has winding cores and is composed of stacked stator laminations.
  • US Pat. No. 4,912,350 A describes a laminated stator core for a dynamoelectric machine having a plurality of identical laminations, each of which is formed substantially square and has a central circular opening.
  • DE 10 2012 210 971 A1 describes a method for producing segmented stator cores comprising conveying a blank in each of a plurality of press cycles for forming and modeling a segment, wherein a plurality of punches become active and the segment is separated from the blank.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a contrast more low-cost method for producing an electromagnetically improved laminated core.
  • the invention has for its object to provide the or an alignment section at locations of the individual sheets, which are not required for the sheet metal package to be produced and therefore can be discarded after packaging.
  • the alignment sections serve only as a temporary aid for the packaging of the individual sheets and are separated from the other sections of the packetized individual sheets for the provision of the laminated core. Until the separation of the or at least part of the positionally aligned alignment sections, the packaged individual sheets can consequently continue to be handled in their intended orientation secured by the alignment sections, in particular to be brought into a furnace and the like for melting the surface covering.
  • the low-effort handling by means of the alignment sections of secured packetized individual sheets can thus be achieved during production while simultaneously reducing or avoiding electromagnetically undesired contacting between the individual sheets.
  • the individual sheets which each have an alignment section or a plurality of alignment sections are therefore first separated from the blank sheet, the sheet having at least in sections the, in particular meltable, surface covering.
  • a sheet metal strip is used as a sheet metal, from which the individual sheets are separated.
  • the surface covering may be applied on one or both sides of the raw sheet and is expediently electrically insulating. This is to be understood in particular as meaning an electrical conductivity which is at least a factor of 1000 less than the electrical conductivity of the material of the individual sheets or of the blank sheet.
  • the surface covering preferably comprises a meltable lacquer, in particular a so-called baked enamel.
  • the separation of the individual sheets from the raw sheet is typically carried out by cutting, in particular by shear cutting. Typically, a punching tool is used for this purpose.
  • the individual sheets can be packaged positionally with respect to their alignment sections.
  • the or an alignment section of each two adjacent individual sheets can be arranged directly above one another in such a way that the adjacent individual sheets are secured against each other or can be secured against a transverse offset.
  • An alignment section can, for example, engage in a positioning-conforming alignment spacing of an adjacent individual panel.
  • adjacent individual sheets may be joined together by welding or bracing and thus secured against transverse misalignment. But it is also conceivable that only a holding possibility for a further offset-free handling of the packetized individual sheets is provided by the alignment sections.
  • the packetized individual sheets are materially interlocked, for example, by melting the surface covering.
  • the melting takes place by heating the surface covering, thus by thermal melting.
  • the melting takes place by means of a solvent.
  • the surface coating can be cured and thus produce the cohesive connection between the individual sheets.
  • a chemical reaction of the surface covering is triggered, by means of which the individual sheets are provided with a material fit without melting the surface covering.
  • the chemical reaction can be triggered, for example, electrically, thermally or electromagnetically.
  • the separation of at least part or all of the positionally aligned alignment sections from the packetized individual sheets can in turn be effected by means of a dicing method, preferably by cutting, shearing or breaking.
  • a, in particular thermal removal method for example laser cutting, or a cutting separation method.
  • the produced laminated cores are preferably used for an electrical machine. However, it is also possible to use the laminated core for a transformer.
  • an enforcement is immersed in the or an alignment section and / or an opening is introduced. This can be done during the separation from the raw sheet or immediately thereafter.
  • the enforcement preferably has a cylindrical, cuboid, pyramid-like, truncated pyramidal, conical or truncated cone-like inner shape, so that enforcement of adjacent individual sheets can be arranged one inside the other.
  • an outer single sheet has an aperture in which the penetrations of its adjacent single sheet are placed.
  • the or at least part of the positionally aligned alignment sections of the individual sheets can be welded together. It is further preferred in the method according to the invention, if the or an alignment section is formed on the edge of the single plate protruding.
  • the or an aligning section can be designed to have an aligning element and a web connecting the aligning element to the rest of the individual metal sheet.
  • the alignment section including its alignment element and the web is separated from the rest of the single sheet.
  • the web is formed at an angle, in particular at right angles, projecting from the rest of the single sheet.
  • the aperture and / or penetration and / or a weld is introduced in the alignment element.
  • the alignment element is round, oval or polygonal.
  • a weakening of the material used as a predetermined separation point is formed in a transition region of the alignment section or an alignment section relative to the remaining single sheet.
  • the predetermined separation point has, for example, a recess or at least one passage opening.
  • the or an alignment section is formed in an already claimed by the shape of the rest of the individual sheet as a waste area of the sheet bar. In this way, in carrying out the method according to the invention no additional cost of materials compared to conventional methods.
  • the individual sheets prefferably be disposed after separation of the alignment sections. If necessary, any misalignments can be corrected manually if necessary. However, it is preferred if the separation of the alignment sections from the packaged individual sheets takes place after being disposed of. In other words, the packetized individual sheets together with their alignment sections are connected to each other, after which the arranged alignment sections are separated from the remaining sections of the packetized individual sheets. The packetized individual sheets therefore remain in their secured alignment with one another until and including the melting of the surface covering or the initiation of the chemical reaction, and can be handled particularly easily. In particular, the use of a continuous furnace is made possible, to achieve a particularly efficient production of laminated cores. Appropriately, the separation takes place after curing of the surface covering.
  • the separation of the individual sheets and the packaging take place within the same machine tool.
  • the high output figures which can be realized by known machine tool, can thus be realized in the implementation of the method according to the invention.
  • a machine tool for example, a conventional punching package can be used.
  • the machine tool can be switched into a process chain with a furnace for melting the surface covering or a device for triggering the chemical reaction.
  • the object underlying the invention is further achieved by an electric machine which has at least one laminated core produced by the method according to the invention.
  • the laminated core may be formed as a laminated stator core, as a rotor laminated core, as a laminated stator core component or as a rotor laminated core component.
  • the use of an electric machine according to the invention in a motor vehicle as a drive device is preferred. All embodiments of the method according to the invention can be analogously transferred to the electric machine according to the invention, so that can be achieved with these advantages mentioned above.
  • FIG. 1 perspective view of a laminated core
  • FIG. 2 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method according to the invention for producing the laminated core shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a single sheet used in the context of the method shown in FIG. 1;
  • Figure 4 in the context of the process shown in Figure 1 mpificat individual sheets; and
  • Figure 5 is a schematic diagram of an embodiment of an electrical machine according to the invention.
  • Figure 1 shows a perspective view of a laminated core 1, which is formed from a plurality of stacked individual sheets 2.
  • the individual sheets 2 are interconnected by a fused and cured electrically insulating surface covering 3, which has at least in a cured state an electrical conductivity which is at least 1000 times lower than the electrical conductivity of the material of the individual sheets 2.
  • a fusible surface covering 3 is also called a baked enamel.
  • the individual sheets 2 are completely insulated from one another and have no electrically conductive connections which could cause eddy currents when the laminated core 1 is used in an electrical machine or a transformer.
  • FIG. 2 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method for producing the laminated core 1, which is described in more detail below:
  • a machine tool designed as a punching package device is provided with a blank sheet in the form of a sheet metal strip.
  • the unfinished sheet is provided on one or both sides with the surface covering 3, which of course has not yet been melted together to connect the individual sheets 2.
  • FIG. 3 shows the single sheet 2, which can be seen to have a plurality of aligning sections 4, 5 projecting on the edge of the rest of the single sheet 2.
  • the alignment sections 4 each comprise a web 6 projecting at right angles on the single sheet 2, to which a round alignment element 7 adjoins.
  • the alignment section 5 differs from the alignment section 4 in particular in that an alignment element 9 adjoining a web 8 is formed rectangular.
  • the running direction of the metal strip is shown in Figure 3 by an arrow P.
  • the alignment sections 4, 5 are in a region that would also occur without their training on the single sheet 2 as a blend, so that no additional material requirement by the introduction of the alignment sections 4, 5 is formed.
  • penetrations 10, 11 are indented into the alignment elements 7, 9, respectively.
  • These have, in the case of the alignment elements 7, a frustoconical or cylindrical and, in the case of the alignment element 9, a cuboid or pyramid-shaped interior shape, so that the openings 10, 11 can engage in those of an adjacent individual panel 2.
  • a material weakening 12, 13 is formed as a predetermined separation point in transition regions between the alignment sections 4, 5 and the remaining single sheet 2.
  • a recess extending over the entire width of the respective web 6, 8 is introduced.
  • material weaknesses in the form of one or more openings are conceivable.
  • the steps S3 and / or S4 can be performed in parallel to the step S2 by a combined tool of the machine tool or sequentially by separate tools of the machine tool.
  • a subsequent step S5 the single sheet 2 is packaged, that is, it is stored in a receiving device.
  • the steps S2 to S5 are now repeated until a predetermined number of individual sheets 2 has been stored in the receiving device.
  • FIG. 4 shows such packetized individual sheets 2. These are packaged in a position-conforming manner with respect to their alignment sections 4, 5 so that the respective alignment sections 4, 5 overlap one another congruently and the penetrations 10, 11 protrude into those of the respectively adjacent single sheet 2 , The packetized individual sheets 2 are thus secured against a transverse offset and are discharged in a subsequent step S7 from the receiving device. In a further step S8, the packetized individual sheets 2 are fed to a continuous furnace in which the surface covering 3 is thermally melted and the individual sheets 2 are cohesively interlocked with one another after curing of the surface covering 3. Alternatively, a melting by a solvent in step S8 is conceivable.
  • a last step S9 the positionally aligned alignment sections 4, 5 are separated from the packetized individual sheets 2. This is done by means of a cutting tool, by a breaking tool, a separating separator or by thermal cutting (laser cutting) The separation is facilitated by the material weakenings 12, 13.
  • the resulting laminated core 1 shown in FIG conductive connections between the individual sheets 2, since each pair of adjacent individual sheets 2 over the entire surface is separated from each other by the electrically insulating surface covering 3 and the previously electrically conductive contacts between the individual sheets 2 producing alignment sections 4, 5 missing.
  • the individual sheets are welded either successively or by deep welding in the packaged state.
  • the step S3 can be omitted.
  • openings are made in the alignment elements 7, 9 in the step S3 and the individual sheets in the packaged state (immediately after or before the step S6) are additionally clamped temporarily by a bolt passing through the alignment elements 7, 9.
  • the individual sheets 2 are provided with a surface covering 3, which generates the cohesive connection between them by a chemical reaction.
  • the packetized individual sheets 2 are fed in step S8 a device for triggering the chemical reaction and triggered the chemical reaction.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of a cross section through an electric machine 14 which can be used, for example, as a drive device for a motor vehicle, wherein a stator 15 and a rotor 16 each have a laminated core 1 produced according to a previously described method.
  • a stator segment of a multi-part stator 15 and / or a rotor segment of a multi-part rotor 16 are formed by a laminated core 1 produced according to the method described above.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets, wobei mehrere jeweils einen Ausrichtabschnitt (4, 5) oder mehrere Ausrichtabschnitte (4, 5) aufweisende Einzelbleche (2) von wenigstens einem zumindest abschnittsweise einen Oberflächenbelag aufweisenden Rohblech abgetrennt und positionskonform bezüglich ihrer Ausrichtabschnitte (4, 5) paketiert werden, wobei die paketierten Einzelbleche (2) durch Aufschmelzen des Oberflächenbelags oder eine chemische Reaktion des Oberflächenbelags miteinander stoffschlüssig verfügt werden, wobei die oder zumindest ein Teil der positionskonform angeordneten Ausrichtabschnitte (4, 5) von den paketierten Einzelblechen (2) abgetrennt werden.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets und elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets, wobei mehrere jeweils einen Ausrichtabschnitt oder mehrere Ausrichtabschnitte aufweisende Einzelbleche von wenigstens einem zumindest abschnittsweise einen aufschmelzbaren Oberflächenbelag aufweisenden Rohblech abgetrennt und positionskonform bezüglich ihrer Ausrichtabschnitte paketiert werden, wobei die paketierten Einzelbleche durch Aufschmelzen des Oberflächenbelags oder eine chemische Reaktion des Oberflächenbelags miteinander stoffschlüssig verfügt werden.
Derartige Blechpakete werden typischerweise als Stator- oder Rotorblechpakete oder Komponenten davon in elektrischen Maschinen eingesetzt. Im Rahmen des so ge- nannten Stanzpaketierens zur Herstellung eines Blechpakets ist es bekannt, in jedem Einzelblech einen Ausrichtabschnitt oder mehrere Ausrichtabschnitte vorzusehen, wodurch die vorgesehene Ausrichtung der paketierten Einzelbleche untereinander gesichert wird. Die Einzelbleche werden dann unter Verwendung eines Oberflächenbelags, der häufig als Backlack bezeichnet wird, miteinander stoffschlüssig verbunden. Alternativ ist es bekannt, die Einzelbleche durch Verschweißen unmittelbar miteinander zu verfügen.
Nachteilig ist dabei in beiden Fällen, dass im Bereich der Ausrichtabschnitte eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen zwei Einzelblechen entsteht, die das Auftre- ten von induzierten Wirbelströmen während des Betriebs begünstigt. Die Leistungsfähigkeit einer elektrischen Maschine, die ein derartiges Blechpaket aufweist, wird dabei merklich herabgesetzt.
Es wurde bereits vorgeschlagen, auf die Ausrichtabschnitte zu verzichten und die mit dem Oberflächenbelag versehenen Einzelbleche zunächst aus dem Rohblech auszustanzen und in einem vom Stanzprozess getrennten Verfahrensschritt aufwändig in der vorgesehenen Ausrichtung anzuordnen, wonach die Einzelbleche stoffschlüssig verfügt werden. Dabei entstehen zwar keine elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Einzelblechen, der hohe Automatisierungsgrad und die damit verbundenen großen Ausbringungszahlen des kombinierten Stanzpaketierens lassen sich so jedoch nicht erreichen.
Als nächstliegender Stand der Technik beschreibt die WO 2005/ 020 410 A2 einen Reluktanzmotor, dessen Stator Wickelkerne aufweist und aus übereinandergelegten Statorblechen zusammengesetzt ist.
Die US 4 912 350 A beschreibt einen laminierten Statorkern für eine dynamoelektrische Maschine mit einer Mehrzahl von gleichen Schichtungen, wobei jede weitestge- hend quadratisch ausgebildet ist und eine zentrale kreisförmige Öffnung aufweist.
Die DE 10 2012 210 971 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von segmentierten Statorkernen umfassend das Befördern eines Rohlings bei jedem einer Vielzahl von Presszyklen zum Ausbilden und Modellieren eines Segments, wobei mehrere Stanzen aktiv werden und das Segment vom Rohling abgetrennt wird.
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber aufwandsärmeres Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetisch verbesserten Blechpakets anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die oder zumindest ein Teil der positionskonform angeordneten Ausrichtabschnitte von den paketierten Einzelblechen abgetrennt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den oder einen Ausrichtabschnitt an Stellen der Einzelbleche vorzusehen, die für das herzustellende Blechpaket nicht benötigt werden und mithin nach dem Paketieren verworfen werden können. Dabei dienen die Ausrichtabschnitte nur als temporäres Hilfsmittel für das Paketieren der Einzelbleche und werden zur Bereitstellung des Blechpakets von den übrigen Abschnitten der pa- ketierten Einzelbleche abgetrennt. Bis zum Abtrennen der oder zumindest eines Teils der positionskonform angeordneten Ausrichtabschnitte können die paketierten Einzelbleche folglich weiterhin in ihrer vorgesehenen und durch die Ausrichtabschnitte gesicherten Ausrichtung gehandhabt werden, insbesondere in einen Ofen und dergleichen zum Aufschmelzen des Oberflächenbelags verbracht werden. Durch das Abtrennen der oder zumindest eines Teils der positionskonform angeordneten, bevorzugt aller, Ausrichtabschnitte wird eine mögliche elektrisch leitfähige Verbindung zwischen benachbarten Einzelblechen entfernt. Vorteilhafterweise kann so die aufwandsarme Handhabung mittels der Ausrichtabschnitte gesicherter paketierter Einzelbleche wäh- rend der Herstellung bei einer gleichzeitigen Reduzierung oder Vermeidung elektromagnetisch unerwünschter Kontaktierung zwischen den Einzelblechen erzielt werden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mithin zunächst die jeweils einen Ausrichtabschnitt oder mehrere Ausrichtabschnitte aufweisenden Einzelbleche vom Rohblech abgetrennt, wobei das Rohblech zumindest abschnittsweise den, insbesondere aufschmelzbaren, Oberflächenbelag aufweist. Zweckmäßigerweise wird als Rohblech ein Blechband verwendet, aus dem die Einzelbleche abgetrennt werden. Der Oberflächenbelag kann ein- oder beidseitig auf dem Rohblech aufgebracht sein und ist zweckmäßigerweise elektrisch isolierend. Darunter ist insbesondere eine elekt- rische Leitfähigkeit zu verstehen, die mindestens um den Faktor 1000 geringer ist als die elektrische Leitfähigkeit des Materials der Einzelbleche bzw. des Rohblechs. Bevorzugt umfasst der Oberflächenbelag einen aufschmelzbaren Lack, insbesondere einen sogenannten Backlack. Das Abtrennen der Einzelbleche aus dem Rohblech erfolgt typischerweise durch Zerteilen, insbesondere durch Scherschneiden. Typischer- weise wird dazu ein Stanzwerkzeug verwendet.
Anschließend können die Einzelbleche positionskonform bezüglich ihrer Ausrichtabschnitte paketiert werden. Dazu können der oder ein Ausrichtabschnitt jeweils zweier benachbarter Einzelbleche derart unmittelbar übereinanderliegend angeordnet wer- den, dass die benachbarten Einzelbleche gegen einen Querversatz zueinander gesichert oder sicherbar sind. Ein Ausrichtabschnitt kann beispielsweise in einen positionskonformen Ausrichtabstand eines benachbarten Einzelblechs greifen. Alternativ können benachbarte Einzelbleche miteinander durch Verschweißen oder Verspannen verbunden werden und so gegen einen Querversatz gesichert sein. Es ist aber auch denkbar, dass durch die Ausrichtabschnitte lediglich eine Haltemöglichkeit für eine weitere versatzfreie Handhabung der paketierten Einzelbleche bereitgestellt wird.
Die paketierten Einzelbleche werden beispielsweise durch Aufschmelzen des Oberflächenbelags miteinander stoffschlüssig verfügt. Bevorzugt erfolgt das Aufschmelzen durch Erwärmen des Oberflächenbelags, mithin durch thermisches Aufschmelzen. Es ist aber auch denkbar, dass das Aufschmelzen mittels eines Lösungsmittels erfolgt. Nach dem Aufschmelzen kann der Oberflächenbelag ausgehärtet werden und somit die stoffschlüssige Verbindung zwischen den Einzelblechen erzeugen. Alternativ wird eine chemische Reaktion des Oberflächenbelags ausgelöst, durch die die Einzelbleche stoffschlüssig ohne ein Aufschmelzen des Oberflächenbelags verfügt werden. Die chemische Reaktion kann beispielsweise elektrisch, thermisch oder elektromagnetisch ausgelöst werden. Das Abtrennen zumindest eines Teils der oder aller positionskonform angeordneten Ausrichtabschnitte von den paketierten Einzelblechen kann wiederum mittels eines Zerteilverfahrens erfolgen, bevorzugt durch Schneiden, Scherschneiden oder Brechen. Es ist jedoch auch die Verwendung eines, insbesondere thermischen Abtrageverfahrens, beispielsweise Laserschneiden, oder eines spanenden Trennverfahrens denkbar. Die hergestellten Blechpakete werden bevorzugt für eine elektrische Maschine verwendet. Es ist jedoch auch möglich, das Blechpaket für einen Transformator zu verwenden.
Zweckmäßigerweise wird in den oder einen Ausrichtabschnitt eine Durchsetzung ein- getieft und/oder eine Durchbrechung eingebracht. Dies kann während des Abtrennen vom Rohblech oder unmittelbar anschließend erfolgen. Die Durchsetzung weist bevorzugt eine zylinderartige, quaderartige, pyramidenartige, pyramidenstumpfartige, kegelartige oder kegelstumpfartige Innenform auf, so dass Durchsetzungen benachbarter Einzelbleche ineinanderliegend angeordnet werden können. Typischerweise weist ein äußeres Einzelblech eine Durchbrechung auf, in der die Durchsetzungen seines benachbarten Einzelblechs angeordnet wird. Alternativ oder zusätzlich können die oder zumindest ein Teil der positionskonform angeordneten Ausrichtabschnitte der Einzelbleche miteinander verschweißt werden. Es wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner bevorzugt, wenn der oder ein Ausrichtabschnitt randseitig am Einzelblech hervorstehend ausgebildet wird. Eine nach dem Abtrennen der Ausrichtabschnitte entstehende Trennkante bildet dementsprechend eine äußere Randkontur des Blechpakets. Um eine beim Abtrennen der Ausrichtabschnitte entstehende Trennkante möglichst klein auszubilden, kann der oder ein Ausrichtabschnitt ein Ausrichtelement und einen das Ausrichtelement mit dem übrigen Einzelblech verbindenden Steg aufweisend ausgebildet werden. Mithin wird der Ausrichtabschnitt samt seines Ausrichtelements und des Stegs vom übrigen Einzelblech abgetrennt. Bevorzugt wird der Steg winklig, insbesondere rechtwinklig, vom übrigen Einzelblech abstehend ausgebildet. Typischerweise wird die Durchbrechung und/oder Durchsetzung und/oder eine Schweißstelle im Ausrichtelement eingebracht. Insbesondere wird das Ausrichtelement rund, oval oder mehreckig ausgebildet.
Außerdem ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Erleichterung des Abtrennens der Ausrichtabschnitte vor Vorteil, wenn in einem Übergangsbereich des oder eines Ausrichtabschnitts zum übrigen Einzelblech eine als Solltrennstelle verwendete Materialschwächung ausgebildet wird. Die Solltrennstelle weist beispielsweise eine Eintiefung oder wenigstens eine Durchgangsöffnung auf.
Für eine möglichst materialsparende Herstellung des Blechpakets wird es ferner bevorzugt, wenn der oder ein Ausrichtabschnitt in einem bereits durch die Form des übrigen Einzelblechs als Verschnitt beanspruchten Bereich des Rohblechs ausgebildet wird. Auf diese Weise entsteht bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein zusätzlicher Materialaufwand im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren.
Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, dass das Verfügen der Einzelbleche nach dem Abtrennen der Ausrichtabschnitte erfolgt. So lassen sich eventuelle Fehlausrichtungen gegebenenfalls manuell korrigieren. Es wird jedoch bevorzugt, wenn das Abtrennen der Ausrichtabschnitte von den paketierten Einzelblechen nach dem Verfügen erfolgt. Mit anderen Worten werden die paketierten Einzelbleche samt ihrer Ausrichtabschnitte miteinander verbunden, wonach die verfügten Ausrichtabschnitte von den übrigen Abschnitten der paketierten Einzelbleche abge- trennt werden. Die paketierten Einzelbleche verbleiben mithin bis einschließlich des Aufschmelzens des Oberflächenbelags oder des Auslösens der chemischen Reaktion in ihrer gesicherten Ausrichtung zueinander und können besonders einfach gehandhabt werden. So wird insbesondere die Verwendung eines Durchlaufofens ermöglicht, um eine besonders effiziente Herstellung der Blechpakete zu erreichen. Zweckmäßigerweise erfolgt das Abtrennen nach dem Aushärten des Oberflächenbelags.
Schließlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von Vorteil, wenn das Ab- trennen der Einzelbleche und das Paketieren innerhalb derselben Werkzeugmaschine erfolgt. Die hohen Ausbringungszahlen, die sich durch bekannt Werkzeugmaschine realisieren lassen, können so auch bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden. Als Werkzeugmaschine kann beispielsweise eine herkömmliche Stanzpaketiervorrichtung verwendet werden. Die Werkzeugmaschine kann in eine Prozesskette mit einem Ofen zum Aufschmelzen des Oberflächenbelags oder einer Vorrichtung zum Auslösen der chemischen Reaktion geschaltet werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine, welche wenigstens ein durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestell- tes Blechpaket aufweist. Das Blechpaket kann als Statorblechpaket, als Rotorblechpaket, als Statorblechpaketkomponente oder als Rotorblechpaketkomponente ausgebildet sein. Bevorzugt wird die Verwendung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug als Antriebseinrichtung. Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf die erfindungsgemäße elektrische Maschine übertragen, so dass auch mit dieser zuvor genannten Vorteile erzielt werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnah- me auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 perspektivische Ansicht eines Blechpakets; Figur 2 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des in Figur 1 gezeigten Blechpakets.
Figur 3 ein im Rahmen des in Figur 1 gezeigten Verfahrens verwendetes Einzelblech; Figur 4 im Rahmen des in Figur 1 gezeigten Verfahrens paketierte Einzelbleche; und
Figur 5 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Blechpakets 1 , welches aus mehreren gestapelten Einzelblechen 2 gebildet ist. Die Einzelbleche 2 sind untereinander durch einen aufgeschmolzen und ausgehärteten elektrisch isolierenden Oberflächenbelag 3 stoffschlüssig verbunden, der zumindest in einem ausgehärteten Zustand eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die wenigstens um den Faktor 1000 geringer ist als die elektrische Leitfähigkeit des Materials der Einzelbleche 2. Ein solcher aufschmelzbarer Oberflächenbelag 3 wird auch als Backlack bezeichnet. Ersichtlich sind die Einzel- bleche 2 vollständig gegeneinander isoliert und weisen keine elektrisch leitfähigen Verbindungen auf, die bei einer Verwendung des Blechpakets 1 in einer elektrischen Maschine oder einen Transformator Wirbelströme verursachen könnten.
Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung des Blechpakets 1 , welches im Folgenden näher beschrieben wird:
In einem Schritt S1 wird einer als Stanzpaketiervorrichtung ausgebildeten Werkzeugmaschine ein Rohblech in Form eines Blechbands bereitgestellt. Das Rohblech ist einseitig oder beidseitig mit dem Oberflächenbelag 3 versehen, der jedoch selbstver- ständlich noch nicht zur Verbindung der Einzelbleche 2 miteinander aufgeschmolzen wurde.
In einem anschließenden Schritt S2 wird ein Einzelblech 2 von dem Rohblech abgetrennt. Figur 3 zeigt das Einzelblech 2, welches ersichtlich mehrere randseitig am üb- rigen Einzelblech 2 hervorstehende Ausrichtabschnitte 4, 5 aufweist. Die Ausrichtabschnitte 4 umfassen jeweils einen rechtwinklig am Einzelblech 2 hervorstehenden Steg 6, an den sich ein rundes Ausrichtelement 7 anschließt. Der Ausrichtabschnitt 5 unterscheidet sich vom Ausrichtabschnitt 4 insbesondere dadurch, dass ein an einen Steg 8 anschließendes Ausrichtelement 9 rechteckförmig ausgebildet wird. Die Lauf- richtung des Blechbands ist in Figur 3 durch einen Pfeil P dargestellt. Ersichtlich liegen die Ausrichtabschnitte 4, 5 in einem Bereich, der auch ohne ihre Ausbildung am Einzelblech 2 als Verschnitt anfallen würde, so dass kein zusätzlicher Materialbedarf durch die Einbringung der Ausrichtabschnitte 4, 5 entsteht.
In einem folgenden Schritt S3 werden in die Ausrichtelemente 7, 9 jeweils Durchsetzungen 10, 1 1 eingetieft. Diese weisen im Fall der Ausrichtelemente 7 eine kegel- stumpfförmige oder zylindrische und im Fall des Ausrichtelement 9 eine quaderförmige oder pyramidenstupfförmige Innenform auf, so dass die Durchsetzungen 10, 1 1 in jene eines benachbarten Einzelblechs 2 greifen können.
In einem weiteren Schritt S4 wird in Übergangsbereiche zwischen den Ausrichtabschnitten 4, 5 und dem übrigen Einzelblech 2 jeweils eine Materialschwächung 12, 13 als Solltrennstelle ausgebildet. Vorliegend wird dazu eine sich über die gesamte Breite des jeweiligen Stegs 6, 8 erstreckende Eintiefung eingebracht. Alternativ dazu sind auch Materialschwächungen in Form von einer oder mehreren Durchbrechungen denkbar.
Die Schritte S3 und/oder S4 können parallel zum Schritt S2 durch ein kombiniertes Werkzeug der Werkzeugmaschine oder sequentiell durch separate Werkzeuge der Werkzeugmaschine durchgeführt werden.
In einem anschließenden Schritt S5 wird das Einzelblech 2 paketiert, das heißt es wird in einer Aufnahmevorrichtung zwischengelagert. Wie durch eine Verzweigung S6 dar- gestellt, werden die Schritte S2 bis S5 nun wiederholt, bis eine vorgegebene Anzahl an Einzelblechen 2 in der Aufnahmevorrichtung eingelagert ist.
Figur 4 zeigt solche paketierten Einzelbleche 2. Ersichtlich werden diese im Schritt S5 positionskonform bezüglich ihrer Ausrichtabschnitte 4, 5 paketiert, so dass die jeweili- gen Ausrichtabschnitte 4, 5 deckungsgleich übereinanderliegen und die Durchsetzungen 10, 1 1 in jene des jeweils benachbarten Einzelblech 2 hineinragen. Die paketierten Einzelbleche 2 sind damit gegen einen Querversatz gesichert und werden in einem anschließenden Schritt S7 aus der Aufnahmevorrichtung ausgeschleust. ln einem weiteren Schritt S8 werden die paketierten Einzelbleche 2 einem Durchlaufofen zugeführt, in dem der Oberflächenbelag 3 thermisch aufgeschmolzen und die Einzelbleche 2 nach einem Aushärten des Oberflächenbelags 3 stoffschlüssig miteinander verfügt werden. Alternativ ist auch ein Aufschmelzen durch ein Lösungsmittel im Schritt S8 denkbar.
In einem letzten Schritt S9 werden die positionskonform angeordneten Ausrichtabschnitte 4, 5 von den paketierten Einzelblechen 2 abgetrennt. Dies erfolgt mittels eines Schneidwerkzeugs, durch ein Brechwerkzeug („cracken"), einen Trennscheider oder durch thermisches Abtrennen (Laserschneiden). Das Abtrennen wird dabei durch die Materialschwächungen 12, 13 erleichtert. Das erhaltene, in Figur 1 gezeigte Blechpaket 1 weist ersichtlich keine elektrisch leitfähigen Verbindungen zwischen den Einzelblechen 2 auf, da jedes Paar benachbarter Einzelbleche 2 vollflächig durch den elektrisch isolierenden Oberflächenbelag 3 voneinander separiert ist und die vormals elektrisch leitfähigen Kontakte zwischen den Einzelblechen 2 herstellenden Ausrichtabschnitte 4, 5 fehlen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens werden die Einzelbleche entweder nacheinander oder durch Tiefschweißen im paketierten Zu- stand verschweißt. Der Schritt S3 kann dabei entfallen.
Gemäß einem weiteren Ausgangsbeispiel werden im Schritt S3 Durchbrechungen in die Ausrichtelemente 7, 9 eingebracht und die Einzelbleche im paketierten Zustand (unmittelbar nach oder vor dem Schritt S6) zusätzlich temporär durch einen in die Ausrichtelemente 7, 9 durchsetzenden Bolzen verspannt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Einzelbleche 2 mit einem Oberflächenbelag 3 versehen, der die stoffschlüssige Verbindung zwischen ihnen durch eine chemische Reaktion erzeugt. In diesem Fall werden die paketierten Einzelbleche 2 in Schritt S8 einer Vorrichtung zum Auslösen der chemischen Reaktion zugeführt und die chemische Reaktion ausgelöst.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Schritte S8 und S9 in umgekehrter Reihenfolge zum in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Figur 5 zeigt eine Prinzipskizze eines Querschnitts durch eine elektrische Maschine 14, welche beispielsweise als Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug verwendbar ist, wobei ein Stator 15 und einen Rotor 16 jeweils ein gemäß einem zuvor beschrie- benen Verfahren hergestelltes Blechpaket 1 aufweisen. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der elektrischen Maschine 14 werden ein Statorsegment eines mehrteilig aufgebauten Stators 15 und/oder ein Rotorsegment eines mehrteilig aufgebauten Rotors 16 durch ein gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestelltes Blechpaket 1 gebildet.
Bezugszeichenliste
Blechpaket
Einzelblech
Oberflächenbelag
Ausrichtabschnitt
Ausrichtabschnitt
Steg
Ausrichtelement
Steg
Ausrichtelement
Durchsetzung
Durchsetzung
Materialschwächung
Materialschwächung
Maschine
Stator
Rotor
Pfeil

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets (1 ), wobei mehrere jeweils einen Ausrichtabschnitt oder mehrere Ausrichtabschnitte (4, 5) aufweisende Einzelbleche (2) von wenigstens einem zumindest abschnittsweise einen Oberflächenbelag (3) aufweisenden Rohblech abgetrennt und positionskonform bezüglich ihrer Ausrichtabschnitte (4, 5) paketiert werden, wobei die paketierten Einzelbleche (2) durch Aufschmelzen des Oberflächenbelags (3) oder eine chemische Reaktion des Oberflächenbelags (3) miteinander stoffschlüssig verfügt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die oder zumindest ein Teil der positionskonform angeordneten Ausrichtabschnitte (4, 5) von den paketierten Einzelblechen (2) abgetrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in den oder einen Ausrichtabschnitt (4, 5) eine Durchsetzung (10, 1 1 ) eingetieft und/oder eine Durchbrechung eingebracht wird und/oder die oder zumindest ein Teil der positionskonform angeordneten Ausrichtabschnitte (4, 5) der Einzelbleche (2) miteinander verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder ein Ausrichtabschnitt (4, 5) randseitig am Einzelblech (2) hervorstehend ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder ein Ausrichtabschnitt (4, 5) ein Ausrichtelement (7, 9) und einen das Ausrichtelement (7, 9) mit dem übrigen Einzelblech (2) verbindenden Steg (6, 8) aufweisend ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtelement (7, 9) rund, oval oder mehreckig ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsbereich des oder eines Ausrichtabschnitts (4, 5) zum übrigen Einzelblech (2) eine als Solltrennstelle verwendete Materialschwächung (12, 13) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder ein Ausrichtabschnitt (4, 5) in einem bereits durch die Form des übrigen Einzelblechs (2) als Verschnitt beanspruchten Bereich des Rohblechs ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen der Ausrichtabschnitte (4, 5) von den paketierten Einzelblechen (2) nach dem Verfügen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen der Einzelbleche (2) und das Paketieren innerhalb derselben Werkzeugmaschine erfolgt.
0. Elektrische Maschine, welche wenigstens ein gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestelltes Blechpaket (1 ) aufweist.
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