WO2020126149A1 - Method for producing a semi-finished product for an electric machine, and method for producing a functional unit for an electric machine - Google Patents

Method for producing a semi-finished product for an electric machine, and method for producing a functional unit for an electric machine Download PDF

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WO2020126149A1
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functional structure
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Andreas Walter
Andreas Offergeld
Lothar Patberg
Thomas PRETORIUS
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a semi-finished product for an electrical machine.
  • the semi-finished product has at least one functional structure made of an iron-based one
  • the invention also relates to a method for producing a functional unit for an electrical device
  • a functional unit can in particular be a stator or a rotor.
  • Electric motors have at least one immovable functional unit called a stator and one movable functional unit.
  • a rotor can, for example, be provided as the movable functional unit.
  • Machine also has a housing. At least one of the two functional units is magnetically active. Depending on
  • the at least one of the functional units can be remagnetized with an alternating electromagnetic field. This results in the requirement that the functional unit should have material that is as soft as magnetic as possible and that it can be remagnetized with the least possible magnetic loss.
  • the magnetic reversal losses consist in particular of hysteresis losses during the polarity reversal
  • Sheets are commonly referred to as electrical sheets.
  • the individual sheets of the laminated cores are partially or completely separated from one another with an electrical insulator in order to be inside each individual sheet and thus also in the
  • electrical sheet refers to sheet metal, the properties of which are set, among other things, with a view to minimizing magnetic loss.
  • electrical sheets have one for this purpose
  • iron-based electrical sheets as mentioned, to the desired reduction in magnetic losses.
  • silicon in electrical sheets has an effect on higher ones
  • Silicon contents in the case of iron-based electrical sheets in particular above about 3.5% by weight of Si content, adversely affect the processability.
  • the addition of silicon in proportions above about 3.5% by weight is particularly disadvantageous for cold workability.
  • Si contents above approximately 3.5% by weight are used to eliminate brittle phases to lead. Hot forming of the electrical sheets is also only possible to a limited extent at Si contents above about 3.5% by weight or with increased effort.
  • iron-based electrical sheets is that the actually advantageous reduction in sheet thickness mentioned at the outset is increasingly limited with an increase in the Si content. That is it
  • the invention has for its object functional units for
  • the task is solved with a method with the
  • Functional unit can be used for an electrical machine.
  • the procedure includes the following steps:
  • the functional structure of the functional unit can in particular be one that already has the final geometry
  • the flat structure serves as a component of the functional unit to be manufactured later
  • Functional unit can be a flat structure that is provided as part of a rotor, alternatively a stator.
  • the functional structure can in particular be a plane of the rotor
  • the functional structure thus takes on the role that that of conventionally manufactured
  • Functional units is taken up by a sheet of a sheet stack, more precisely by a cut-out part of a sheet of the sheet stack produced by stamping.
  • a powder is used as the starting material
  • the powder C preferably a C content of contains at least 0.003% by weight to cause the formation of steel.
  • the powder provided as the starting material also has between 2.0% by weight and 15.0% by weight, preferably between 3.5% by weight and 10.0% by weight, particularly preferably between 4.0% by weight. -% and 7.0% by weight, silicon.
  • silicon As already explained at the beginning, a high silicon content has a positive effect on the magnetic properties, which among other things its
  • a proportion of 15.0 wt .-% silicon should not be attributed.
  • the substrate is used to support those to be manufactured
  • the substrate can be produced as steel sheet.
  • the substrate particularly preferably has
  • the same or substantially the same element composition as the powder with the advantage that good adhesion between the substrate and the starting material is achieved when the first layer of the starting material is applied to the substrate.
  • the powder provided as the starting material is preferably a powder which
  • the powder can be present as a defined type of powder. Whether the individual powder particles present in the powder are present as elements or in turn already exist in one or more alloys is not important as long as the element compositions mentioned are adhered to and, due to sufficiently homogeneous mixing of the powder, ensures a sufficiently high homogeneity in the particle feed to the substrate is. The formation of the finally
  • the material is preferably melted completely during application.
  • a powder bed-based additive manufacturing process or a powder nozzle-based additive manufacturing process is used for the application.
  • a selective one can be used as the powder bed-based additive manufacturing process
  • Laser sintering selective laser sintering
  • a laser sintering selective laser sintering
  • Electron beam melting can be used.
  • Laser deposition welding laser metal deposition
  • the powder nozzle-based production method can in particular be used as the powder nozzle-based production method. be provided.
  • Each of the methods mentioned is known per se to the person skilled in the art. All of the methods mentioned have the advantage that at the time of the order at one point at this point due to the laser radiation used
  • the use of the methods mentioned has the advantage that with the provision of powders with comparatively high element components of silicon, even greater than the 3.5 wt.% Mentioned, the at least one functional structure with a high homogeneity in the element distribution has a low one
  • the method according to the invention thus has the
  • Functional structure can be present, for example, as a flat structure that has two planes parallel to one another
  • Boundary surfaces with a distance between 0.10 mm and 0.30 mm. Because of the additive used
  • the functional structure can also be designed as a three-dimensional structure and thus take on more complex geometries without any forming processes on one
  • the powder provided as the starting material preferably has the following constituents (all details in
  • Nb less than 0.01
  • V less than 0.1
  • Ni less than 0.1
  • Ta less than 0.01
  • the powder preferably consists of particles with a
  • the substrate is preferably preheated to an application temperature which is at least during the application of a first layer of the first functional structure, preferably during the application of the
  • the substrate is kept at a temperature that at least corresponds to the application temperature.
  • the application temperature is preferably between 400 and 900 ° Celsius, particularly preferably between 500 and 800 ° Celsius.
  • the first functional structure is preferably applied as a flat structure with a thickness between 0.10 mm and 2.0 mm, particularly preferably between 0.10 mm and 1.00 mm, the term flat structure refers to the fact that the first functional structure is in the form of a punched, not formed, sheet, but
  • Functional structures are applied sequentially to the substrate in layers. This is to be understood to mean that the first position of all the functional structures of the first functional structure and the number of others is first in succession
  • Functional structures have identical dimensions and applied parallel to the substrate.
  • the functional structures arranged on the substrate serve as
  • the functional structures can be perpendicular to one
  • Be oriented substrate surface but it is also conceivable that they are attached to the substrate in a slight inclined position, for example tilted between 0 degrees and 10 degrees to the orthogonal plane of the substrate.
  • the functional structures are preferably provided with a predetermined breaking point in the region of their transition to the substrate, so that each individual functional structure or the entirety of the functional structures can be easily removed from the substrate, for example by means of spark erosion, by means of
  • Each of the functional structures is preferably at a distance from each immediately adjacent functional structure, which is between 0.003 mm and 2.00 mm. All functional structures are preferably arranged on the substrate in an equidistant manner have distances between 0.003 mm and 2.00 mm from the neighboring functional structures.
  • the functional structures are shaped as a stator sheet or as a rotor sheet, the functional structures with a common one are preferably already on the substrate
  • Rotation axis oriented, which is oriented perpendicular to a plane of the respective functional structures, preferably also in addition to the substrate plane.
  • the invention further provides a method for producing a functional unit for an electrical machine.
  • the functional unit for an electrical machine is manufactured in the following steps:
  • a semi-finished product is produced using a method of the type mentioned at the beginning or one of its further developments.
  • the semifinished product has a substrate and at least one, preferably a plurality of functional structures arranged on the substrate.
  • Insulating material for at least partial electrical insulation of the functional structures to one another is introduced. After the insulation material has been inserted, this will go out
  • the electrically insulating insulating material can be, for example, an electrically insulating plastic. Can be used as an electrically insulating plastic
  • a plastic based on polyvinyl butyral, a polyamide, a polyester or a plastic based on epoxy resin can be provided.
  • the plastic is preferably introduced into the existing spacing spaces by means of a spraying process and / or by means of a dip coating.
  • Steps D to F are performed so that a
  • Functional functional unit in particular a stator or a rotor, is provided without a heat treatment being carried out after the construction of the individual functional structures.
  • Verification of suitable magnetic properties in the case of thin platelets which is produced using a method according to the invention by means of laser deposition welding (laser metal deposition).
  • Powder 1 Mn 1.2% by weight, Si 0.5% by weight, balance iron and
  • Powder 2 Mn 1.2% by weight, Si 48.76% by weight, balance iron and unavoidable impurities.
  • Powder was fed to the substrate with argon in an inert gas bell in an open system.
  • the samples are referred to as LMD4, LMD6 and LMD8 with increasing silicon content.
  • test specimen 60 x 60 x 0.28 mm 3 was produced using selective laser melting (selective laser melting), the following powder properties being the starting material
  • Preheating temperature 300 ° C, laser power fluctuating
  • Feed rate 450 - 700 mm / s.
  • the sample produced is referred to below as SLM.
  • Magnetic reversal tests were carried out at 50 Hz, 400 Hz and at 1000 Hz magnetic reversal frequency. The magnetization was carried out in one of the two cases
  • Magnetic reversal losses have shown that without prior annealing, some have lower, but at least comparably low magnetic reversal losses as the reference samples without additional heat treatment. At the same time, the magnetization losses are at least in the order of magnitude of the magnetization losses of the heat-treated reference sheet. It also shows that an increased Si content leads to lower magnetic loss. It was therefore possible to demonstrate that using additive manufacturing processes
  • a substrate 1 is provided.
  • a starting material 3 provided as a powder is filled and from this a first layer 4 of the starting material 3 is applied to the substrate 1.
  • the first layer 4 is applied by means of build-up welding, also referred to as laser metal deposition.
  • a first functional structure 5 is applied in layers on the substrate.
  • the first functional structure 5 is shown in the finished state in FIG. 1 c), the first exemplary embodiment being shown in the example shown
  • Functional structure 5 is a component of a rotor designed as a flat structure for an electrical machine.
  • the term flat structure refers to the fact that the functional structure 5 is made of sheet metal
  • stamped part corresponds, however, in the nature of its
  • Functional structures 5a, 5b, 5c, 5d, 5e are applied sequentially in layers on the substrate, the shape and manufacture corresponding to that of the first functional structure. With the layered sequential orders it is meant that the respective nth layer of each of the functional structures is applied and then the n + lth layer of each of the functional structures is applied.
  • the functional structures 5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e are arranged equidistant on the substrate 1.
  • the substrate with the entirety of the functional structures 5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e represents the semifinished product 6, which was produced using an exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • each functional structure has a predetermined breaking point 7, 8, which
  • FIG. 2a shows the production of a first layer 4 of a first functional structure by means of an additive designed as a powder bed-based selective laser melting
  • the first layer is generated after application of the powder 3 by means of local ones
  • Deflecting mirror 10 is redirected to the point to be melted.
  • 2b) shows the layer-by-layer sequential application of a number of several functional structures using the example of a first layer, with the application of the first layer of all functional structures followed by the sequential application of the second layer of all functional structures until the last layer of all functional structures has been applied.
  • the application process is just when the first layer 4e of the sixth functional structure after the first layers 4, 4a, 4b, 4c and 4d of the first five functional structures have already been produced.

Abstract

The invention relates to a method for producing a semi-finished product (6) for producing a functional unit for an electric machine. The following steps are carried out: A) providing a substrate (1), B) providing a powder (3) in an application system (2), and C) applying the starting material (3) onto the substrate (1) in layers using an additive manufacturing method starting with a first layer (4) and continuing until completely constructing at least one first functional structure (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e). The functional structure can have a recess (7) or a taper (8). The invention additionally relates to a method for producing a functional unit and to a semi-finished product.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs für eine elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit für eine elektrische Maschine Method for producing a semi-finished product for an electrical machine and method for producing a functional unit for an electrical machine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs für eine elektrische Maschine. Das Halbzeug weist wenigstens eine Funktionsstruktur aus einem eisenbasierten The invention relates to a method for producing a semi-finished product for an electrical machine. The semi-finished product has at least one functional structure made of an iron-based one
Werkstoff auf. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit für eine elektrische Material on. The invention also relates to a method for producing a functional unit for an electrical device
Maschine. Eine Funktionseinheit kann insbesondere ein Stator oder ein Rotor sein. Machine. A functional unit can in particular be a stator or a rotor.
Elektrische Maschinen, insbesondere Elektromotoren, sind aus der Praxis bekannt. Elektromotoren weisen zumindest eine als Stator bezeichnete unbewegliche Funktionseinheit und eine bewegliche Funktionseinheit auf. Als bewegliche Funktionseinheit kann beispielsweise ein Rotor vorgesehen sein. Für die Electrical machines, in particular electric motors, are known from practice. Electric motors have at least one immovable functional unit called a stator and one movable functional unit. A rotor can, for example, be provided as the movable functional unit. For the
Positionierung von Stator und Rotor weist die elektrische Positioning of the stator and rotor shows the electrical
Maschine außerdem ein Gehäuse auf. Wenigstens eine der beiden Funktionseinheiten ist magnetisch wirksam. Je nach Machine also has a housing. At least one of the two functional units is magnetically active. Depending on
Funktionsweise des Elektromotors ist die wenigstens eine der Funktionseinheiten mit einem elektromagnetischen Wechselfeld ummagnetisierbar. Daraus ergibt sich die Anforderung, dass die Funktionseinheit möglichst weichmagnetisches Material aufweisen soll und bei möglichst geringen Ummagnetisierungsverlusten ummagnetisierbar ist. Die Ummagnetisierungsverluste setzen sich insbesondere aus Hystereseverlusten bei der Umpolung der Functioning of the electric motor, the at least one of the functional units can be remagnetized with an alternating electromagnetic field. This results in the requirement that the functional unit should have material that is as soft as magnetic as possible and that it can be remagnetized with the least possible magnetic loss. The magnetic reversal losses consist in particular of hysteresis losses during the polarity reversal
Elementarmagnete des magnetischen Materials und aus Elementary magnets of magnetic material and out
Wirbelstromverlusten infolge induzierter Wirbelströme innerhalb des magnetischen Materials zusammen. Eddy current losses due to induced eddy currents within the magnetic material together.
Mit der Zielsetzung, dass Ummagnetisierungsverluste With the objective that magnetization losses
möglichst gering ausfallen sollen, hat sich als gängige Methode zur Herstellung von Funktionseinheiten elektrischer Maschinen etabliert, Statoren und/oder Rotoren aus mehreren Blechen zu sogenannten Blechpaketen zusammenzusetzen. Die verwendeten should be as small as possible, has established itself as a common method for producing functional units of electrical machines, stators and / or rotors made of several sheets assemble so-called sheet metal packages. The used
Bleche werden üblicherweise als Elektrobleche bezeichnet. Die einzelnen Bleche der Blechpakete werden mit einem elektrischen Isolator voneinander teilweise oder vollständig getrennt, um innerhalb jedes einzelnen Blechs und damit auch in der Sheets are commonly referred to as electrical sheets. The individual sheets of the laminated cores are partially or completely separated from one another with an electrical insulator in order to be inside each individual sheet and thus also in the
fertiggestellten Funktionseinheit insgesamt Wirbelstromverluste während der Ummagnetisierung zu verringern. Zur möglichst weitgehenden Verringerung von Wirbelstromverlusten werden möglichst dünne Bleche zur Herstellung des Blechpakets completed functional unit to reduce total eddy current losses during the remagnetization. To reduce eddy current losses as much as possible, thin sheets are used to manufacture the sheet stack
verwendet. Eine weitere Maßnahme zur Verringerung der used. Another measure to reduce the
Ummagnetisierungsverluste besteht in der vorstehend bereits erwähnten Nutzung von Elektroblechen . Der Begriff der Magnetic reversal losses consist in the use of electrical sheets already mentioned above. The concept of
Elektrobleche bezeichnet in diesem Zusammenhang Bleche, deren Eigenschaften unter anderem mit Hinblick auf möglichst geringe Ummagnetisierungsverluste eingestellt sind. Elektrobleche weisen beispielsweise zu diesem Zweck unter anderem eine In this context, electrical sheet refers to sheet metal, the properties of which are set, among other things, with a view to minimizing magnetic loss. For example, electrical sheets have one for this purpose
vergleichsweise geringe Dichte an Gitterfehlern, vergleichsweise geringe Dichte an Korngrenzen sowie vergleichsweise geringe Eigenspannungen auf. Ein weiteres Merkmal der Elektrobleche sind ihre Elementzusammensetzungen, die ebenfalls unter anderem auf geringe Ummagnetisierungsverluste hin entwickelt sind. Eine bekannte Maßnahme, vorteilhafte Eigenschaften der Elektrobleche zu erreichen, bei eisenbasierten Legierungen, beispielsweise bei Elektrostählen, ist die Zugabe von Silizium. comparatively low density of lattice defects, comparatively low density at grain boundaries and comparatively low residual stresses. Another feature of electrical sheets is their element compositions, which are also developed for low magnetic loss, among other things. A known measure to achieve advantageous properties of the electrical sheets in iron-based alloys, for example in electrical steels, is the addition of silicon.
Die erfindungsgemäße Zugabe von Silizium führt bei The addition of silicon according to the invention leads to
eisenbasierten Elektroblechen, wie erwähnt, zu der gewünschten Verringerung von Ummagnetisierungsverlusten. Die Zugabe von Silizium in Elektroblechen wirkt sich aber bei höheren iron-based electrical sheets, as mentioned, to the desired reduction in magnetic losses. The addition of silicon in electrical sheets has an effect on higher ones
Siliziumgehalten, bei eisenbasierten Elektroblechen insbesondere oberhalb von etwa 3,5 Gew.-% Si-Gehalt, nachteilhaft auf die Verarbeitbarkeit aus. Insbesondere für die Kaltverarbeitbarkeit ist die Zugabe von Silizium in Anteilen oberhalb von etwa 3,5 Gew.-% nachteilig. Einer der Gründe hierfür ist, dass Si-Gehalte oberhalb von etwa 3,5 Gew.-% zur Ausscheidung von Sprödphasen führen. Auch eine Warmverformung der Elektrobleche ist bei Si- Gehalten oberhalb von etwa 3,5 Gew.-% nur noch eingeschränkt beziehungsweise mit erhöhtem Aufwand möglich. Silicon contents, in the case of iron-based electrical sheets in particular above about 3.5% by weight of Si content, adversely affect the processability. The addition of silicon in proportions above about 3.5% by weight is particularly disadvantageous for cold workability. One of the reasons for this is that Si contents above approximately 3.5% by weight are used to eliminate brittle phases to lead. Hot forming of the electrical sheets is also only possible to a limited extent at Si contents above about 3.5% by weight or with increased effort.
Ein weiterer Nachteil eines hohen Si-Gehalts in Another disadvantage of a high Si content in
eisenbasierten Elektroblechen ist, dass die eingangs erwähnte eigentlich vorteilhafte Verringerung der Blechdicke mit Erhöhung des Si-Gehalts zunehmend begrenzt wird. Dies liegt darin iron-based electrical sheets is that the actually advantageous reduction in sheet thickness mentioned at the outset is increasingly limited with an increase in the Si content. That is it
begründet, dass das üblicherweise zur Formgebung genutzte justifies that that is usually used for shaping
Stanzen der Bleche einerseits zu Anisotropien in den Stamping the sheets on the one hand leads to anisotropies in the
magnetischen Eigenschaften führt, beispielsweise bedingt durch Eigenspannungen, andererseits aber eine an sich übliche leads magnetic properties, for example due to residual stresses, but on the other hand a conventional
Reduktion der Eigenspannungen durch Glühen bei Elektroblechen mit geringen Dicken, insbesondere unterhalb von etwa 0,3 mm, aufgrund vermehrter Oxidbildung von Randzonen zu einer Reduction of the internal stresses by annealing in electrical sheets with small thicknesses, in particular below about 0.3 mm, due to increased oxide formation from edge zones to one
Verschlechterung der Magnetisierungseigenschaften führt. Deterioration of the magnetization properties leads.
Zusammenfassend führt die bekannte Herstellung von In summary, the well-known manufacture of
Funktionseinheiten für eine elektrische Maschine aus Functional units for an electrical machine
Elektroblechen aufgrund gegenläufiger Effekte dazu, dass der Auswahl der Konstruktionsparameter, insbesondere der Due to opposing effects, electrical sheets mean that the selection of the construction parameters, in particular the
Elementzusammensetzung der verwendeten Bleche und der Dicke der verwendeten Bleche, Grenzen gesetzt sind. Element composition of the sheets used and the thickness of the sheets used, limits are set.
Ausgehend von den dargestellten Problemstellungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Funktionseinheiten für Based on the problems presented, the invention has for its object functional units for
elektrische Maschinen bereitstellen zu können, bei denen die genannten Probleme vermieden werden oder zumindest in ihrem Ausmaß verringert sind. To be able to provide electrical machines in which the problems mentioned are avoided or at least reduced in their extent.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den The task is solved with a method with the
Merkmalen des Anspruchs 1 zur Herstellung eines Halbzeugs, das anschließend in der Herstellung einer Funktionseinheit für eine elektrische Maschine weiterverarbeitet werden kann. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, ein Halbzeug herzustellen, das zur Weiterverarbeitung zu einer Features of claim 1 for the manufacture of a semi-finished product, which can then be further processed in the manufacture of a functional unit for an electrical machine. The object is further achieved with a method for producing a functional unit for an electrical machine with the features of claim 12. The method according to the invention provides for the production of a semifinished product which is further processed into a
Funktionseinheit für eine elektrische Maschine verwendet werden kann . Functional unit can be used for an electrical machine.
Das Verfahren sieht folgende Schritte vor: The procedure includes the following steps:
A) Bereitstellen eines Substrats, A) providing a substrate,
B) Bereitstellen eines Pulvers als Ausgangsmaterial, B) provision of a powder as starting material,
C) lagenweises Aufbringen des Ausgangsmaterials auf dem Substrat bis zum abgeschlossenen Aufbau wenigstens einer ersten Funktionsstruktur der Funktionseinheit. C) layer-by-layer application of the starting material on the substrate until the completion of at least one first functional structure of the functional unit.
Bei der Funktionsstruktur der Funktionseinheit kann es sich insbesondere um eine bereits in Endgeometrie vorhandene The functional structure of the functional unit can in particular be one that already has the final geometry
zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig, flache at least in sections, preferably completely, flat
Struktur handeln. Die flache Struktur dient bei der später herzustellenden Funktionseinheit als ein Bestandteil der Act structure. The flat structure serves as a component of the functional unit to be manufactured later
Funktionseinheit. Beispielsweise kann es sich um eine flache Struktur handeln, die als Bestandteil eines Rotors, alternativ eines Stators, vorgesehen ist. Die Funktionsstruktur kann mit anderen Worten insbesondere eine Ebene des Rotors Functional unit. For example, it can be a flat structure that is provided as part of a rotor, alternatively a stator. In other words, the functional structure can in particular be a plane of the rotor
beziehungsweise des Stators sein. Die Funktionsstruktur nimmt damit die Rolle ein, die bei herkömmlich hergestellten or the stator. The functional structure thus takes on the role that that of conventionally manufactured
Funktionseinheiten durch ein Blech eines Blechpakets eingenommen wird, genauer gesagt durch ein mittels Stanzens hergestelltes Ausschnittteil eines Blechs des Blechpakets. Functional units is taken up by a sheet of a sheet stack, more precisely by a cut-out part of a sheet of the sheet stack produced by stamping.
Erfindungsgemäß wird als Ausgangsmaterial ein Pulver According to the invention, a powder is used as the starting material
verwendet, das für die Bereitstellung der magnetischen used that for providing the magnetic
Funktionalität als zwingenden Bestandteil das chemische Element Fe, also Eisen, aufweist. Zusätzlich können, neben Functionality as a mandatory component of the chemical element Fe, i.e. iron. In addition, besides
unvermeidbaren Verunreinigungen, optionale Bestandteile unavoidable impurities, optional components
vorhanden sein, die neben der Berücksichtigung ihres Einflusses auf die magnetischen Eigenschaften insbesondere mit Hinblick auf die gewünschten mechanischen Eigenschaften der herzustellenden Funktionseinheit gewählt werden können. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Pulver C, bevorzugt einen C-Gehalt von wenigstens 0,003 Gew.-%, enthält, um die Bildung von Stahl zu bewirken . be present, which can be selected in addition to taking their influence on the magnetic properties into account, in particular with regard to the desired mechanical properties of the functional unit to be produced. In particular, it can be provided that the powder C, preferably a C content of contains at least 0.003% by weight to cause the formation of steel.
Das als Ausgangsmaterial bereitgestellte Pulver weist außerdem zwischen 2,0 Gew.-% und 15,0 Gew.-%, bevorzugt zwischen 3,5 Gew.-% und 10,0 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 4,0 Gew.-% und 7,0 Gew.-%, Silizium auf. Wie eingangs bereits erläutert, wirkt sich ein hoher Siliziumgehalt positiv auf die magnetischen Eigenschaften aus, was unter anderem seinen The powder provided as the starting material also has between 2.0% by weight and 15.0% by weight, preferably between 3.5% by weight and 10.0% by weight, particularly preferably between 4.0% by weight. -% and 7.0% by weight, silicon. As already explained at the beginning, a high silicon content has a positive effect on the magnetic properties, which among other things its
ferritstabilisierenden Eigenschaften und seinen ferrite stabilizing properties and its
widerstandserhöhenden Eigenschaften, gemeint sind den resistance increasing properties are meant
elektrischen Widerstand erhöhenden Eigenschaften, zuzuschreiben ist. Ein Anteil von 15,0 Gew.-% Silizium sollte nicht electrical resistance increasing properties, is to be attributed. A proportion of 15.0 wt .-% silicon should not
überschritten werden, um negative Einflüsse auf die mechanischen Eigenschaften der Funktionsstruktur, insbesondere ein exceeded to have negative influences on the mechanical properties of the functional structure, in particular
Herabsetzen ihrer Bruchzähigkeit, ausreichend sicher zu Lowering their fracture toughness, sufficiently safe too
vermeiden . avoid.
Das Substrat dient dem Tragen der herzustellenden The substrate is used to support those to be manufactured
Funktionsstruktur und kann aus einem beliebigen Material Functional structure and can be made of any material
hergestellt sein, das bei den bei Herstellung des Halbzeugs auftretenden Temperaturen strukturell und chemisch ausreichend stabil bleibt. Insbesondere kann das Substrat als Stahlblech hergestellt sein. Besonders bevorzugt weist das Substrat be produced that remains structurally and chemically sufficiently stable at the temperatures occurring during the production of the semi-finished product. In particular, the substrate can be produced as steel sheet. The substrate particularly preferably has
dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Elementzusammensetzung auf wie das Pulver mit dem Vorteil, dass bei dem Aufträgen der ersten Lage des Ausgangsmaterials auf dem Substrat eine gute Haftung zwischen Substrat und Ausgangsmaterial erreicht wird. the same or substantially the same element composition as the powder with the advantage that good adhesion between the substrate and the starting material is achieved when the first layer of the starting material is applied to the substrate.
Bevorzugt ist neben dem genannten Siliziumanteil ein Anteil von weniger als 18,8 Gew.-% an optionalen Bestandteilen In addition to the silicon content mentioned, a proportion of less than 18.8% by weight of optional components is preferred
vorhanden. In der Konsequenz bedeutet dies auch, dass wenigstens 66,2 Gew.-% des Ausgangsmaterials sich aus Eisen und available. As a consequence, this also means that at least 66.2% by weight of the starting material consists of iron and
unvermeidbaren Verunreinigungen zusammensetzt. Es hat sich erwiesen, dass durch Wahl eines derart hohen Eisenanteils zwangsläufig stets ausreichende magnetische Eigenschaften erreicht werden und gleichzeitig durch die zugelassene Beifügung eines signifikanten Anteils an optionalen Bestandteilen eine genügende Flexibilität in der Einstellung der Eigenschaften der Funktionsstruktur vorliegt, beispielsweise in der Einstellung des Gefüges und der mechanischen Eigenschaften. unavoidable impurities. It has been shown that by selecting such a high iron content, sufficient magnetic properties are inevitably always achieved, and at the same time by the permitted addition a significant proportion of optional components, there is sufficient flexibility in the setting of the properties of the functional structure, for example in the setting of the structure and the mechanical properties.
Bei dem als Ausgangsmaterial bereitgestellten Pulver handelt es sich bevorzugt um ein Pulver, welches die The powder provided as the starting material is preferably a powder which
Elementzusammensetzung der ersten Funktionsstruktur in den jeweiligen Gewichtsanteilen aufweist und in geeigneter Has element composition of the first functional structure in the respective parts by weight and more suitable
Partikelgrößenverteilung und ausreichender homogener Verteilung bereitgestellt wird. Alternativ kann das Pulver als definierte Pulverart vorliegen. Ob die einzelnen in dem Pulver vorhandenen Pulverpartikel als Elemente vorliegen oder ihrerseits bereits in einer oder mehreren Legierungen vorliegen, ist nicht wesentlich, solange die genannten Elementzusammensetzungen eingehalten sind und, aufgrund ausreichend homogener Durchmischung des Pulvers eine genügend hohe Homogenität in der Partikelzuführung zu dem Substrat gewährleistet ist. Die Bildung der schließlich Particle size distribution and sufficient homogeneous distribution is provided. Alternatively, the powder can be present as a defined type of powder. Whether the individual powder particles present in the powder are present as elements or in turn already exist in one or more alloys is not important as long as the element compositions mentioned are adhered to and, due to sufficiently homogeneous mixing of the powder, ensures a sufficiently high homogeneity in the particle feed to the substrate is. The formation of the finally
vorhandenen Legierung der Funktionsstruktur erfolgt nämlich während des Auftragens selbst und wird sichergestellt durch die am Auftragsort lokal sehr hohen Temperaturen der für das Existing alloy of the functional structure takes place during the application itself and is ensured by the locally very high temperatures for the
Aufbringen gewählten Fertigungsverfahren, die nachfolgend genannt sind. Apply selected manufacturing processes, which are mentioned below.
Bevorzugt wird das Material beim Aufbringen vollständig aufgeschmolzen . The material is preferably melted completely during application.
Für das Aufbringen wird ein pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren oder ein pulverdüsenbasiertes additives Fertigungsverfahren genutzt. Als pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren kann insbesondere ein selektives A powder bed-based additive manufacturing process or a powder nozzle-based additive manufacturing process is used for the application. In particular, a selective one can be used as the powder bed-based additive manufacturing process
Laserschmelzen (selective laser melting) , ein Laser melting (selective laser melting), a
Laserstrahlschmelzen (laser beam melting) , ein selektives Laser beam melting, a selective one
Lasersintern (selective laser sintering) oder ein Laser sintering (selective laser sintering) or a
Elektronenstrahlschmelzen (electron beam melting) genutzt werden. Als pulverdüsenbasiertes Herstellungsverfahren kann insbesondere ein Laserauftragsschweißen (laser metal deposition) vorgesehen sein. Jedes der genannten Verfahren ist dem Fachmann an sich bekannt. Die genannten Verfahren weisen allesamt den Vorteil auf, dass zum Zeitpunkt des Auftrags an einer Stelle an dieser Stelle durch die verwendete Laserstrahlung Electron beam melting can be used. Laser deposition welding (laser metal deposition) can in particular be used as the powder nozzle-based production method. be provided. Each of the methods mentioned is known per se to the person skilled in the art. All of the methods mentioned have the advantage that at the time of the order at one point at this point due to the laser radiation used
beziehungsweise den verwendeten Elektronenstrahl eine or the electron beam used
ausreichende Temperatur erreichbar ist, um die Materialien beim Aufträgen vollständig aufzuschmelzen. sufficient temperature can be reached to completely melt the materials during application.
Die Nutzung der genannten Verfahren hat den Vorteil, dass mit der Bereitstellung von Pulvern mit vergleichsweise hohen Elementbestandteilen von Silizium, auch größer als die genannten 3,5 Gew.-%, die wenigstens eine Funktionsstruktur mit einer hohen Homogenität in der Elementverteilung, einer geringen The use of the methods mentioned has the advantage that with the provision of powders with comparatively high element components of silicon, even greater than the 3.5 wt.% Mentioned, the at least one functional structure with a high homogeneity in the element distribution has a low one
Fehlstellendichte sowie mit vergleichsweise großen Korngrößen hergestellt werden kann. Gleichzeitig ist die Herstellung von kleinskaligen Strukturen möglich. Insbesondere ist es möglich, flache Strukturen, beispielsweise in der zuvor bereits erwähnten Geometrie einer Platte oder eines aus einer Platte ausgestanzten Teils, mit Dicken von weniger als 0,30 mm bis zu etwa 0,10 mm herzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit den Void density and can be produced with comparatively large grain sizes. At the same time, the production of small-scale structures is possible. In particular, it is possible to produce flat structures, for example in the geometry of a plate or a part punched out from a plate, with thicknesses of less than 0.30 mm up to approximately 0.10 mm. The method according to the invention thus has the
Vorteil, die Bereitstellung kleinskaligerer Platten zu Advantage of providing smaller-scale plates too
ermöglichen als es mit Walzverfahren möglich ist. Die enable than is possible with rolling processes. The
Funktionsstruktur kann beispielsweise als platte Struktur vorliegen, die zwei zueinander parallele ebene Functional structure can be present, for example, as a flat structure that has two planes parallel to one another
Begrenzungsflächen mit einem Abstand zwischen 0,10 mm und 0,30 mm aufweist. Aufgrund des verwendeten additiven Boundary surfaces with a distance between 0.10 mm and 0.30 mm. Because of the additive used
Fertigungsverfahren kann die Funktionsstruktur aber auch als dreidimensionales Gebilde ausgebildet sein und damit komplexere Geometrien einnehmen, ohne dass Umformvorgänge an einem Manufacturing processes, the functional structure can also be designed as a three-dimensional structure and thus take on more complex geometries without any forming processes on one
Elektroblech hierfür erforderlich sind. Electrical sheet are required for this.
Bevorzugt weist das als Ausgangsmaterial bereitgestellte Pulver folgende Bestandteile auf (alle Angaben jeweils in The powder provided as the starting material preferably has the following constituents (all details in
Gew . -% ) : Weight -%):
Si: 2,0 - 15,0; Si: 2.0-15.0;
C: weniger als, das heißt: echt kleiner als, 0,1; Mn: bis zu, das heißt: kleiner gleich, 2,0; C: less than, that is: really less than, 0.1; Mn: up to, that is: less than or equal to, 2.0;
S: weniger als 0,01; S: less than 0.01;
Al : bis zu 15,0; Al: up to 15.0;
N: weniger als 0,01; N: less than 0.01;
Cu: weniger als 0,3; Cu: less than 0.3;
Cr: weniger als 0,5; Cr: less than 0.5;
Mo: weniger als 0,1; Mo: less than 0.1;
B: weniger als 0,1; B: less than 0.1;
Nb: weniger als 0,01; Nb: less than 0.01;
V: weniger als 0,1; V: less than 0.1;
Ti: weniger als 0,01; Ti: less than 0.01;
Sn: weniger als 0,1; Sn: less than 0.1;
Ni: weniger als 0,1; Ni: less than 0.1;
P: weniger als 0,1; P: less than 0.1;
Co: weniger als 0,01; Co: less than 0.01;
Zn: weniger als 0,01; Zn: less than 0.01;
As: weniger als 0,03; As: less than 0.03;
Ca: weniger als 0,012; Ca: less than 0.012;
Sn: weniger als 0,16; Sn: less than 0.16;
Ta: weniger als 0,01; Ta: less than 0.01;
W: weniger als 0,02; W: less than 0.02;
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Balance Fe and inevitable impurities.
Es versteht sich, dass der Rest sich darauf bezieht, dass die Summe aller Gewichtsanteile 100 Gew.-% ergibt. It is understood that the rest refers to the fact that the sum of all parts by weight is 100% by weight.
Besonders bevorzugt ist, dass wenigstens 0,003 Gew.-% C vorliegen, sodass keine Fe-Funktionsstruktur, sondern eine Stahl-Funktionsstruktur, mit den entsprechenden positiven Eigenschaften vorliegt, insbesondere hinsichtlich einer beispielsweise für einen als ein Anwendungsziel bereits genannten Rotor essentiellen Festigkeit. It is particularly preferred that at least 0.003 wt.
Das Pulver besteht bevorzugt aus Partikeln mit einer The powder preferably consists of particles with a
Partikelgröße zwischen dlO = 10 ym und d90 = 150 ym, bevorzugt zwischen dlO = 10 ym und d90 = 60 ym oder zwischen dlO = 30 ym und d90 = 150 ym. Bevorzugt wird das Substrat vor dem Aufbringen der ersten Funktionsstruktur auf eine Aufbringtemperatur vorgewärmt, die zumindest während des Aufbringens einer ersten Lage der ersten Funktionsstruktur, bevorzugt während des Aufbringens der Particle size between dlO = 10 ym and d90 = 150 ym, preferably between dlO = 10 ym and d90 = 60 ym or between dlO = 30 ym and d90 = 150 ym. Before the first functional structure is applied, the substrate is preferably preheated to an application temperature which is at least during the application of a first layer of the first functional structure, preferably during the application of the
gesamten ersten Funktionsstruktur, nicht mehr unterschritten wird. Mit anderen Worten: Das Substrat wird auf einer Temperatur gehalten, das zumindest der Aufbringtemperatur entspricht. entire first functional structure, is no longer undercut. In other words, the substrate is kept at a temperature that at least corresponds to the application temperature.
Die Aufbringtemperatur liegt bevorzugt zwischen 400 und 900° Celsius, besonders bevorzugt zwischen 500 und 800° Celsius. The application temperature is preferably between 400 and 900 ° Celsius, particularly preferably between 500 and 800 ° Celsius.
Durch das Vorwärmen des Substrats wird, insbesondere durch By preheating the substrate, in particular by
Unterstützung von Diffusionsprozessen und die Reduzierung der beim Aufträgen vorherrschenden Temperaturgradienten, eine Support of diffusion processes and the reduction of the temperature gradients prevailing in the job
Rissarmut und Spannungsarmut der durch das Aufträgen Low cracks and low tension due to the orders
fertiggestellten ersten Funktionsstruktur gefördert. Die erste Funktionsstruktur ist bevorzugt als Flachstruktur mit einer Dicke zwischen 0,10 mm und 2,0 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,10 mm und 1,00 mm aufgebracht, der Begriff der Flachstruktur bezieht sich darauf, dass die erste Funktionsstruktur die Form eines ausgestanzten, nicht umgeformten, Blechs hat, aber completed first functional structure. The first functional structure is preferably applied as a flat structure with a thickness between 0.10 mm and 2.0 mm, particularly preferably between 0.10 mm and 1.00 mm, the term flat structure refers to the fact that the first functional structure is in the form of a punched, not formed, sheet, but
aufgrund der anderen Herstellungsart mittels additiver Fertigung nicht als Blech bezeichnet wird. is not referred to as sheet metal due to the different type of manufacture by means of additive manufacturing.
Eine Ausführungsvariante des Verfahrens sieht vor, dass die erste Funktionsstruktur und eine Anzahl von weiteren An embodiment variant of the method provides that the first functional structure and a number of others
Funktionsstrukturen lagenweise sequentiell auf dem Substrat aufgebracht werden. Darunter ist zu verstehen, dass zunächst nacheinander die jeweils erste Lage aller Funktionsstrukturen der ersten Funktionsstruktur und der Anzahl von weiteren Functional structures are applied sequentially to the substrate in layers. This is to be understood to mean that the first position of all the functional structures of the first functional structure and the number of others is first in succession
Funktionsstrukturen aufgebracht wird, danach sequentiell die jeweils zweite Lage aller Funktionsstrukturen aufgebracht wird und diese Vorgehensweise so oft wiederholt wird, bis sequentiell die jeweils letzte Lage jeder der allen Funktionsstrukturen aufgebracht worden ist. Es kann vorgesehen sein, dass die erste Funktionsstruktur und die Anzahl von weiteren Functional structures is applied, then the second layer of all functional structures is applied sequentially and this procedure is repeated until the last layer of each of all functional structures has been applied sequentially. It can be provided that the first functional structure and the number of others
Funktionsstrukturen identische Abmessungen aufweisen und parallel verschoben auf dem Substrat aufgetragen werden. Die auf dem Substrat angeordneten Funktionsstrukturen dienen als Functional structures have identical dimensions and applied parallel to the substrate. The functional structures arranged on the substrate serve as
Halbzeuge für die elektrische Maschine und weisen bereits ihre endgültige Geometrie auf, sodass keine Weiterverarbeitung oder Nachbehandlung mehr erforderlich ist. Im Vergleich zur Semi-finished products for the electrical machine and already have their final geometry, so that no further processing or post-treatment is required. In comparison to
konventionellen Fertigung (das heißt: insbesondere durch Stanzen und nachfolgendes Glühen) erfolgt kein hoher Materialverschnitt von Elektroblechen . Außerdem wird die Entstehung von sich nachteilig auf die Ummagnetisierungsverluste des Conventional production (that is, in particular by punching and subsequent annealing), there is no high waste of electrical sheets. In addition, the emergence of disadvantageous on the magnetic losses of the
Halbzeugs/Halbfabrikats auswirkenden inneren Spannung durch Entfall nachfolgender Bearbeitungsschritte, wie zum Beispiel des Stanzens, vermieden. Dadurch werden die Herstellungskosten reduziert, da beispielsweise auf die nach DIN EN 10341 Semi-finished / semi-finished product internal stress by eliminating subsequent processing steps, such as punching, avoided. This reduces the manufacturing costs, for example to DIN EN 10341
erforderliche Stanzteilglühung potentiell verzichtet werden kann, was unmittelbar geringere Fertigungskosten zur Folge hat. required annealing of stamped parts can potentially be dispensed with, which immediately results in lower production costs.
Die Funktionsstrukturen können senkrecht zu einer The functional structures can be perpendicular to one
Substratoberfläche orientiert sein, es ist aber auch denkbar, dass sie in einer leichten Schräglage, beispielsweise zwischen 0 Grad und 10 Grad zur Orthogonalebene des Substrats verkippt, auf dem Substrat befestigt sind. Be oriented substrate surface, but it is also conceivable that they are attached to the substrate in a slight inclined position, for example tilted between 0 degrees and 10 degrees to the orthogonal plane of the substrate.
Bevorzugt sind die Funktionsstrukturen im Bereich ihres Übergangs zum Substrat mit einer Sollbruchstelle versehen, so dass jede einzelne der Funktionsstrukturen oder die Gesamtheit der Funktionsstrukturen leicht von dem Substrat entfernt werden kann, beispielsweise mittels Funkenerodierens , mittels The functional structures are preferably provided with a predetermined breaking point in the region of their transition to the substrate, so that each individual functional structure or the entirety of the functional structures can be easily removed from the substrate, for example by means of spark erosion, by means of
mechanischer Bearbeitung oder mittels manueller Entnahme. mechanical processing or by manual removal.
Gemäß einer Ausführungsvariante sind die erste According to one embodiment variant, the first
Funktionsstruktur und die Anzahl von weiteren Functional structure and the number of others
Funktionsstrukturen alle jeweils in Form eines Statorblechs oder alle jeweils in Form eines Rotorblechs ausgebildet. Functional structures all in the form of a stator plate or all in the form of a rotor plate.
Jede der Funktionsstrukturen weist bevorzugt zu jeder unmittelbar benachbarten Funktionsstruktur einen Abstand auf, der zwischen 0,003 mm und 2,00 mm liegt. Bevorzugt sind alle Funktionsstrukturen äquidistant auf dem Substrat angeordnet und weisen dabei Abstände zwischen 0,003 mm und 2,00 mm zu den jeweils benachbarten Funktionsstrukturen auf. Each of the functional structures is preferably at a distance from each immediately adjacent functional structure, which is between 0.003 mm and 2.00 mm. All functional structures are preferably arranged on the substrate in an equidistant manner have distances between 0.003 mm and 2.00 mm from the neighboring functional structures.
In dem Fall, dass die Funktionsstrukturen als Statorblech oder als Rotorblech geformt sind, sind bevorzugt bereits auf dem Substrat die Funktionsstrukturen mit einer gemeinsamen In the event that the functional structures are shaped as a stator sheet or as a rotor sheet, the functional structures with a common one are preferably already on the substrate
Rotationsachse orientiert, die senkrecht zu einer Ebene der jeweiligen Funktionsstrukturen, bevorzugt zusätzlich auch zu der Substratebene orientiert ist. Rotation axis oriented, which is oriented perpendicular to a plane of the respective functional structures, preferably also in addition to the substrate plane.
Die Erfindung sieht weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit für eine elektrische Maschine vor. Die Herstellung der Funktionseinheit für eine elektrische Maschine erfolgt in den folgenden Schritten: The invention further provides a method for producing a functional unit for an electrical machine. The functional unit for an electrical machine is manufactured in the following steps:
Zunächst wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Weise oder eine seiner Weiterbildungen ein Halbzeug hergestellt. Das Halbzeug weist ein Substrat und wenigstens eine, bevorzugt mehrere, auf dem Substrat angeordnete Funktionsstruktur/-en auf. First, a semi-finished product is produced using a method of the type mentioned at the beginning or one of its further developments. The semifinished product has a substrate and at least one, preferably a plurality of functional structures arranged on the substrate.
Danach wird in alle zwischen benachbarten After that, everyone in between neighboring
Funktionsstrukturen vorhandenen Abstandsräume ein Functional structures existing spaces
Isolierwerkstoff zur zumindest abschnittsweisen elektrischen Isolation der Funktionsstrukturen zueinander eingebracht. Nach dem Einbringen des Isolierwerkstoffs wird das aus Insulating material for at least partial electrical insulation of the functional structures to one another is introduced. After the insulation material has been inserted, this will go out
Funktionsstrukturen und dem Isolierwerkstoff bestehende Functional structures and the insulating material existing
Funktionsstrukturpaket von dem Substrat getrennt, wodurch die Funktionseinheit erhalten wird. Functional structure package separated from the substrate, whereby the functional unit is obtained.
Bei dem elektrisch isolierenden Isolierwerkstoff kann es sich beispielsweise um einen elektrisch isolierenden Kunststoff handeln. Als elektrisch isolierender Kunststoff kann The electrically insulating insulating material can be, for example, an electrically insulating plastic. Can be used as an electrically insulating plastic
beispielsweise ein Kunststoff auf Polyvinylbutyralbasis , ein Polyamid, ein Polyester oder ein Kunststoff auf Epoxidharzbasis vorgesehen sein. Der Kunststoff wird bevorzugt mittels eines Spritzverfahrens und/oder mittels einer Tauchbeschichtung in die vorhandenen Abstandsräume eingebracht. For example, a plastic based on polyvinyl butyral, a polyamide, a polyester or a plastic based on epoxy resin can be provided. The plastic is preferably introduced into the existing spacing spaces by means of a spraying process and / or by means of a dip coating.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass nach dem Aufbringen des Ausgangsmaterials ohne eine zusätzliche Wärmebehandlung die Schritte D bis F durchgeführt werden, sodass eine In particular, it can be provided that after the application of the starting material without additional heat treatment Steps D to F are performed so that a
funktionsbereite Funktionseinheit, insbesondere ein Stator oder ein Rotor, bereitgestellt wird, ohne dass nach dem Aufbau der einzelnen Funktionsstrukturen eine Wärmebehandlung durchgeführt wird . Functional functional unit, in particular a stator or a rotor, is provided without a heat treatment being carried out after the construction of the individual functional structures.
Dadurch, dass die additiv hergestellten, vorzugsweise vertikal aufgebauten, Halbzeuge eine raue Oberfläche aufweisen, wird eine feste Verbindung zwischen Metall und Kunststoff in vorteilhafter Weise begünstigt. The fact that the additively produced, preferably vertically constructed, semi-finished products have a rough surface advantageously favors a firm connection between metal and plastic.
Beispiele : Examples:
Die beschriebene Vorgehensweise wurde mit verschiedenen Machbarkeitsstudien verifiziert. The described procedure has been verified with various feasibility studies.
Beispiel 1 : Example 1 :
Die erste Machbarkeitsstudie wurde durchgeführt zur The first feasibility study was carried out for
Verifizierung geeigneter magnetischer Eigenschaften bei dünnen Plättchen, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren mittels Laserauftragsschweißens (laser metal deposition) hergestellt ist . Verification of suitable magnetic properties in the case of thin platelets, which is produced using a method according to the invention by means of laser deposition welding (laser metal deposition).
Folgende Schritte wurden durchgeführt: The following steps were carried out:
1. Bereitstellen zweier Grundpulver: 1. Provision of two basic powders:
Pulver 1: Mn 1,2 Gew.-%, Si 0,5 Gew.-%, Rest Eisen und Powder 1: Mn 1.2% by weight, Si 0.5% by weight, balance iron and
unvermeidbare Verunreinigungen; unavoidable impurities;
Pulver 2: Mn 1,2 Gew.-%, Si 48,76 Gew.-%, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen. Powder 2: Mn 1.2% by weight, Si 48.76% by weight, balance iron and unavoidable impurities.
2. Vermischen der Pulver zu drei Pulvern als drei 2. Mix the powders into three powders as three
verschiedene Ausgangsmaterialien : various starting materials:
Ausgangsmaterial 1: Gew . -%-Anteilsverhältnisse Fe:Si = 96:4; Starting material 1: wt. -% proportions Fe: Si = 96: 4;
Ausgangsmaterial 2: Gew . -%-Anteilsverhältnisse Fe:Si = 94:6;Starting material 2: wt. -% proportions Fe: Si = 94: 6;
Ausgangsmaterial 3: Gew . -%-Anteilsverhältnisse Fe:Si = 92:8.Starting material 3: wt. -% proportions Fe: Si = 92: 8.
Es wurden mittels Laserauftragsschweißens (laser metal deposition) für jede der Ausgangsmaterialien 1 und 2 Plättchen der Abmessungen 60 x 60 x 0,35 mm3 sowie für Ausgangsmaterial 3 Plättchen der Abmessungen 60 x 60 x 0,55 mm3 hergestellt. There were 1 and 2 platelets for each of the starting materials by means of laser metal deposition with dimensions of 60 x 60 x 0.35 mm 3 and 3 plates with dimensions of 60 x 60 x 0.55 mm 3 for starting material.
Eine Pulverzuführung zu dem Substrat erfolgte mit Argon in einer Inertgasglocke im offenen System. Powder was fed to the substrate with argon in an inert gas bell in an open system.
Die experimentellen Randbedingungen waren wie folgt gewählt: The experimental boundary conditions were chosen as follows:
- für Ausgangsmaterial 1: Laserleistung 910 W, - for raw material 1: laser power 910 W,
Vorschubgeschwindigkeit 600 mm/min; Pulvermassenstrom 3,8 g/min; Spurversatz = 1 mm; Höhenversatz = 0,6 mm; Vorwärmtemperatur = Raumtemperatur; Feed speed 600 mm / min; Powder mass flow 3.8 g / min; Track offset = 1 mm; Height offset = 0.6 mm; Preheating temperature = room temperature;
für Ausgangsmaterial 2: Laserleistung 910 W, for starting material 2: laser power 910 W,
Vorschubgeschwindigkeit 600 mm/min; Pulvermassenstrom 3,8 g/min; Spurversatz = 1 mm; Höhenversatz = 0,62 mm; Vorwärmtemperatur = 300 °C; Feed speed 600 mm / min; Powder mass flow 3.8 g / min; Track offset = 1 mm; Height offset = 0.62 mm; Preheating temperature = 300 ° C;
für Ausgangsmaterial 3: Laserleistung 950 W, for raw material 3: laser power 950 W,
Vorschubgeschwindigkeit 600 mm/min; Pulvermassenstrom 3,5 g/min; Spurversatz = 1 mm; Höhenversatz = 0,625 mm; Vorwärmtemperatur = 400 °C. Feed speed 600 mm / min; Powder mass flow 3.5 g / min; Track offset = 1 mm; Height offset = 0.625 mm; Preheating temperature = 400 ° C.
Die Proben werden mit steigendem Siliziumanteil nachfolgend als LMD4, LMD6 und LMD8 bezeichnet. The samples are referred to as LMD4, LMD6 and LMD8 with increasing silicon content.
Es konnten folgende mechanische Kennwerte ermittelt werden: The following mechanical parameters could be determined:
LMD4 : Härte HV 0,5 = 200, LMD6 : Härte HV 0,5 = 300, LMD8 : Härte HV 0,5 = 400 und Zugfestigkeit Rm = 500 MPa. LMD4: hardness HV 0.5 = 200, LMD6: hardness HV 0.5 = 300, LMD8: hardness HV 0.5 = 400 and tensile strength R m = 500 MPa.
Es wurden Ummagnetisierungsversuche durchgeführt, die in einem nachfolgenden Abschnitt dargelegt sind. Magnetic reversal tests were carried out, which are set out in a subsequent section.
Beispiel 2: Example 2:
Mit selektivem Laserschmelzen (selective laser melting) wurde ein Testkörper 60 x 60 x 0,28 mm3 hergestellt, wobei folgende Pulvereigenschaften des als Ausgangsmaterial A test specimen 60 x 60 x 0.28 mm 3 was produced using selective laser melting (selective laser melting), the following powder properties being the starting material
hergestellten Pulvers Vorlagen: produced powder orlagen V:
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000016_0001
Als experimentelle Bedingungen wurden gewählt: The experimental conditions chosen were:
Vorwärmtemperatur = 300 °C, Laserleistung schwankend Preheating temperature = 300 ° C, laser power fluctuating
zwischen 120 W und 170 W; Vorschubgeschwindigkeit = 450 - 700 mm/s . between 120 W and 170 W; Feed rate = 450 - 700 mm / s.
Die hergestellte Probe wird nachfolgend als SLM bezeichnet. The sample produced is referred to below as SLM.
Ummagnetisierungsversuche : Magnetic reversal attempts:
Mit den hergestellten Proben wurden With the samples prepared
Ummagnetisierungsversuche nach DIN IEC 60404-3:2010-05 Magnetic reversal tests according to DIN IEC 60404-3: 2010-05
durchgeführt. Es wurden Ummagnetisierungsversuche bei 50 Hz, 400 Hz und bei 1000 Hz Ummagnetisierungsfrequenz durchgeführt. Die Ummagnetisierung erfolgte in beiden Fällen bei einer carried out. Magnetic reversal tests were carried out at 50 Hz, 400 Hz and at 1000 Hz magnetic reversal frequency. The magnetization was carried out in one of the two cases
magnetischen Flussdichte von 1 T. magnetic flux density of 1 T.
Als Referenzproben wurden konventionell hergestellte, 0,30 mm dicke Plättchen aus den Elektroblechen aus den Legierungen Vergleichsnormgüte NO30-16 vor einer Wärmebehandlung und nach einem Glühen für 40 Sekunden in einem Ofen H2/Ar-Atmosphäre bei 1060 °C sowie M400-50 A ohne Wärmebehandlung genutzt. As reference samples, conventionally produced, 0.30 mm thick plates made of the electrical sheets from the alloys of the comparative standard quality NO30-16 before heat treatment and after annealing for 40 seconds in an oven at H2 / Ar atmosphere at 1060 ° C and M400-50 A without Heat treatment used.
Folgende Ergebnisse wurden erhalten
Figure imgf000017_0001
The following results were obtained
Figure imgf000017_0001
Im Ergebnis zeigt sich, dass die mit additiven The result shows that those with additive
Herstellungsverfahren hergestellten Plättchen Manufacturing process produced platelets
Ummagnetisierungsverluste gezeigt haben, die ohne vorherige Glühbehandlung teils niedrigere, zumindest aber vergleichbar niedrige Ummagnetisierungsverluste wie die Referenzproben ohne zusätzliche Wärmebehandlung aufweisen. Gleichzeitig liegen die Ummagnetisierungsverluste zumindest in der Größenordnung der Ummagnetisierungsverluste des wärmebehandelten Referenzblechs. Auch zeigt sich, dass ein erhöhter Si-Gehalt zu niedrigeren Ummagnetisierungsverlusten führt. Es konnte somit nachgewiesen werden, dass mittels additiver Fertigungsverfahren Magnetic reversal losses have shown that without prior annealing, some have lower, but at least comparably low magnetic reversal losses as the reference samples without additional heat treatment. At the same time, the magnetization losses are at least in the order of magnitude of the magnetization losses of the heat-treated reference sheet. It also shows that an increased Si content leads to lower magnetic loss. It was therefore possible to demonstrate that using additive manufacturing processes
Funktionsstrukturen für elektrische Maschinen herstellbar sind, die vergleichbar gute Eigenschaften aufweisen wie Functional structures for electrical machines can be produced that have comparable good properties as
Funktionsstrukturen, die mit bekannten Verfahren aus Functional structures made with known methods
Elektroblechen hergestellt sind. Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel für das Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit für eine elektrische Maschine ist in Figs . la) - lf) illustriert. Weitere Einzelheiten, Electrical sheets are made. An exemplary embodiment of the method for producing a functional unit for an electrical machine is shown in Figs. la) - lf). More details,
Merkmale und Vorteile des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Features and advantages of the object of the invention result from the following description in connection with the
Zeichnungen . Drawings .
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten wie auch nachfolgend erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind. It goes without saying that the features mentioned above and also explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own.
In einem ersten Schritt, dargestellt in Fig. la) , wird ein Substrat 1 bereitgestellt. In einer Auftragsanlage 2 wird ein als Pulver bereitgestelltes Ausgangsmaterial 3 eingefüllt und aus dieser heraus wird eine erste Lage 4 des Ausgangsmaterials 3 auf dem Substrat 1 aufgebracht. Das Aufbringen der ersten Lage 4 erfolgt in dem gezeigten Beispiel, wie in Fig. lb) dargestellt, mittels Auftragsschweißens, auch als laser metal deposition bezeichnet. Lagenweise wird eine erste Funktionsstruktur 5 auf dem Substrat aufgetragen. Die erste Funktionsstruktur 5 ist in fertiggestelltem Zustand in Fig. lc) dargestellt, wobei es sich in der gezeigten beispielhaften Darstellung bei der ersten In a first step, shown in Fig. La), a substrate 1 is provided. In an application system 2, a starting material 3 provided as a powder is filled and from this a first layer 4 of the starting material 3 is applied to the substrate 1. In the example shown, as shown in FIG. 1b), the first layer 4 is applied by means of build-up welding, also referred to as laser metal deposition. A first functional structure 5 is applied in layers on the substrate. The first functional structure 5 is shown in the finished state in FIG. 1 c), the first exemplary embodiment being shown in the example shown
Funktionsstruktur 5 um einen als Flachstruktur ausgebildeten Bestandteil eines Rotors für eine elektrische Maschine handelt. Der Begriff der Flachstruktur bezieht sich darauf, dass die Funktionsstruktur 5 in seiner Form einem aus einem Blech Functional structure 5 is a component of a rotor designed as a flat structure for an electrical machine. The term flat structure refers to the fact that the functional structure 5 is made of sheet metal
gestanzten Teil entspricht, jedoch sich in der Art seiner stamped part corresponds, however, in the nature of its
Herstellung von einem solchen ausgestanzten Teil unterscheidet, da die Herstellung der Funktionsstruktur 5 mittels eines Production differs from such a punched-out part, since the production of the functional structure 5 by means of a
additiven Fertigungsverfahrens durchgeführt wurde. additive manufacturing process.
Wie in Fig. Id) dargestellt, werden mehrere As shown in Fig. Id), several
Funktionsstrukturen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e lagenweise sequentiell auf dem Substrat aufgetragen, wobei die Form und die Herstellung derjenigen der ersten Funktionsstruktur entsprechen. Mit dem lagenweise sequentiellen Aufträgen ist gemeint, dass die jeweils n-te Lage jeder der Funktionsstrukturen aufgebracht wird und anschließend die n+l-ste Lage jeder der Funktionsstrukturen aufgebracht wird. Die Funktionsstrukturen 5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e sind äquidistant auf dem Substrat 1 angeordnet. Das Substrat mit der Gesamtheit der Funktionsstrukturen 5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e stellt das Halbzeug 6 da, welches mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. Eine Functional structures 5a, 5b, 5c, 5d, 5e are applied sequentially in layers on the substrate, the shape and manufacture corresponding to that of the first functional structure. With the layered sequential orders it is meant that the respective nth layer of each of the functional structures is applied and then the n + lth layer of each of the functional structures is applied. The functional structures 5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e are arranged equidistant on the substrate 1. The substrate with the entirety of the functional structures 5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e represents the semifinished product 6, which was produced using an exemplary embodiment of the method according to the invention. A
Weiterverarbeitung des Halbzeugs zu einem Rotor kann vorgesehen sein. Für eine manuelle Entfernung des Halbzeugs weist jede Funktionsstruktur eine Sollbruchstelle 7, 8 auf, welche Further processing of the semi-finished product into a rotor can be provided. For a manual removal of the semi-finished product, each functional structure has a predetermined breaking point 7, 8, which
unabhängig von der Ausgestaltung der Funktionsstruktur ist, beispielsweise eine Ausnehmung 7 in einem Kontaktbereich is independent of the design of the functional structure, for example a recess 7 in a contact area
zwischen Funktionsstruktur 5 und Substrat 1 (siehe Fig le) : between functional structure 5 and substrate 1 (see Fig le):
Aufsicht in Richtung einer Rotationssymmetrieachse der Supervision in the direction of a rotational symmetry axis
Funktionsstruktur 5) und/oder eine Verjüngung 8 in einem Functional structure 5) and / or a taper 8 in one
Kontaktbereich zwischen Funktionsstruktur 5 und Substrat 1 (siehe Fig lf) : Aufsicht in Richtung einer auf einer Ebene der Funktionsstruktur 5 liegenden Gerade) aufweisen kann. Contact area between functional structure 5 and substrate 1 (see FIG. 1f): supervision in the direction of a straight line lying on a plane of functional structure 5).
In Fig. 2a) ist die Herstellung einer ersten Lage 4 einer ersten Funktionsstruktur mittels eines als pulverbettbasiertem selektiven Laserschmelzen ausgebildeten additiven 2a) shows the production of a first layer 4 of a first functional structure by means of an additive designed as a powder bed-based selective laser melting
Fertigungsverfahrens gezeigt, wobei die dargestellten Manufacturing process shown, the illustrated
Bezugszeichen die bereits in der Beschreibung zu Fig. 1 Reference symbols which have already been used in the description of FIG. 1
erläuterten Bedeutungen aufweisen. Das Generieren der ersten Lage erfolgt nach Aufbringen des Pulvers 3 mittels lokalen have explained meanings. The first layer is generated after application of the powder 3 by means of local ones
Aufschmelzens durch einen Laserstrahl 9, der mit einem Melting by a laser beam 9, which with a
Umlenkspiegel 10 zu der aufzuschmelzenden Stelle hin umgerichtet wird. In Fig. 2b) ist das lagenweise sequentielle Aufbringen einer Anzahl mehrerer Funktionsstrukturen am Beispiel einer ersten Lage gezeigt, wobei auf das Aufbringen der ersten Lage aller Funktionsstrukturen das sequentielle Aufbringen der zweiten Lage aller Funktionsstrukturen erfolgt, bis die letzte Lage aller Funktionsstrukturen aufgebracht ist. In Fig 2b) befindet sich der Aufbringprozess gerade beim Aufbringen der ersten Lage 4e der sechsten Funktionsstruktur, nachdem zuvor bereits die ersten Lagen 4, 4a, 4b, 4c und 4d der ersten fünf Funktionsstrukturen hergestellt worden sind. Deflecting mirror 10 is redirected to the point to be melted. 2b) shows the layer-by-layer sequential application of a number of several functional structures using the example of a first layer, with the application of the first layer of all functional structures followed by the sequential application of the second layer of all functional structures until the last layer of all functional structures has been applied. In Fig. 2b) the application process is just when the first layer 4e of the sixth functional structure after the first layers 4, 4a, 4b, 4c and 4d of the first five functional structures have already been produced.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs für die Herstellung einer Funktionseinheit für eine elektrische Maschine, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: 1. A method for producing a semifinished product for producing a functional unit for an electrical machine, the following steps being carried out:
A) Bereitstellen eines Substrats (1), A) providing a substrate (1),
B) Bereitstellen eines Pulvers (3) als Ausgangsmaterial B) providing a powder (3) as a starting material
(3) , (3),
C) lagenweises Aufbringen des Ausgangsmaterials (3) auf dem Substrat (1) mit einem pulverbettbasierten additiven Fertigungsverfahren oder mit einem pulverdüsenbasierten additiven Fertigungsverfahren bis zum abgeschlossenen Aufbau wenigstens einer ersten Funktionsstruktur (5) der C) layer-wise application of the starting material (3) on the substrate (1) with a powder bed-based additive manufacturing process or with a powder nozzle-based additive manufacturing process until the completion of at least one first functional structure (5)
Funktionseinheit, Functional unit,
wobei in which
das als Ausgangsmaterial bereitgestellte Pulver (3) besteht aus (jeweils in Gew . -Prozent) the powder (3) provided as the starting material consists of (each in percent by weight)
Si: 2,0 - 15,0; Si: 2.0-15.0;
Rest Fe, optionale Bestandteile und unvermeidbare Rest Fe, optional components and unavoidable
Verunreinigungen . Impurities.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das als 2. The method according to claim 1, wherein the as
Ausgangsmaterial bereitgestellte Pulver besteht aus (jeweils in Gew . -Prozent) The raw material provided consists of (each in weight percent)
Si: 2,0 - 15,0; Si: 2.0-15.0;
weniger als 18,8 optionale Bestandteile, less than 18.8 optional components,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Balance Fe and inevitable impurities.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, wobei das als Ausgangsmaterial bereitgestellte Pulver besteht aus (jeweils in Gew . -Prozent) Si: 2,0 - 15,0; 3. The method according to claim 1 or according to claim 2, wherein the powder provided as the starting material consists of (each in percent by weight) Si: 2.0-15.0;
C: weniger als 0,1, bevorzugt weniger als 0,1 und C: less than 0.1, preferably less than 0.1 and
wenigstens 0,003; at least 0.003;
Mn : bis zu 2,0; Mn: up to 2.0;
S: weniger als 0,01; S: less than 0.01;
Al : bis zu 15,0; Al: up to 15.0;
N: weniger als 0,01; N: less than 0.01;
Cu: weniger als 0,3; Cu: less than 0.3;
Cr: weniger als 0,5; Cr: less than 0.5;
Mo: weniger als 0,1; Mo: less than 0.1;
B: weniger als 0,1; B: less than 0.1;
Nb: weniger als 0,01; Nb: less than 0.01;
V: weniger als 0,1; V: less than 0.1;
Ti: weniger als 0,01; Ti: less than 0.01;
Sn: weniger als 0,1; Sn: less than 0.1;
Ni: weniger als 0,1; Ni: less than 0.1;
P: weniger als 0,1; P: less than 0.1;
Co: weniger als 0,01; Co: less than 0.01;
Zn: weniger als 0,01; Zn: less than 0.01;
As: weniger als 0,03; As: less than 0.03;
Ca: weniger als 0,012; Ca: less than 0.012;
Sn: weniger als 0,16; Sn: less than 0.16;
Ta: weniger als 0,01; Ta: less than 0.01;
W: weniger als 0,02; W: less than 0.02;
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Balance Fe and inevitable impurities.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Pulver aus Partikeln besteht mit einer Partikelgröße zwischen dlO = 10 ym und d90 = 150 ym, bevorzugt zwischen dlO = 10 ym und d90 = 60 ym oder zwischen dlO = 30 ym und d90 =4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the powder consists of particles with a particle size between dlO = 10 ym and d90 = 150 ym, preferably between dlO = 10 ym and d90 = 60 ym or between dlO = 30 ym and d90 =
150 ym. 150 ym.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (1) zumindest zeitweise während des 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the substrate (1) at least temporarily during the
Schritts C) , bevorzugt zumindest während des Aufbringens einer ersten Lage (4) der ersten Funktionsstruktur (5), besonders bevorzugt bis zum abgeschlossenen Aufbau der wenigstens ersten oder aller Funktionsstrukturen, auf einer Temperatur gehalten wird, die zumindest einer Aufbringtemperatur entspricht. Step C), preferably at least during the application of a first layer (4) of the first functional structure (5), particularly preferably until the completed construction of the at least first or all functional structures, is kept at a temperature which corresponds to at least one application temperature.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Aufbringtemperatur zwischen 400 und 900 Grad Celsius, bevorzugt zwischen 500 und 600 Grad Celsius, beträgt. 6. The method according to claim 5, wherein the application temperature is between 400 and 900 degrees Celsius, preferably between 500 and 600 degrees Celsius.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Funktionsstruktur (5) als Flachstruktur mit einer Dicke zwischen 0,10 mm und 2,00 mm, bevorzugt zwischen 0,10 mm und 1,00 mm, aufgebracht wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first functional structure (5) is applied as a flat structure with a thickness between 0.10 mm and 2.00 mm, preferably between 0.10 mm and 1.00 mm.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Funktionsstruktur (5) an der unmittelbar an das Substrat (1) angrenzenden Lage mit einer Sollbruchstelle (7, 8) aufgebracht wird zur Ermöglichung eines manuellen 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first functional structure (5) is applied to the layer directly adjacent to the substrate (1) with a predetermined breaking point (7, 8) to enable a manual
Abbrechens der ersten Funktionsstruktur (5) von der Aborting the first functional structure (5) from the
Sollbruchstelle oder eines mittels mechanischen Predetermined breaking point or one by means of mechanical
Trennverfahrens erfolgenden Abbrechens der ersten Separation procedure aborting the first
Funktionsstruktur (5) von der Sollbruchstelle. Functional structure (5) from the predetermined breaking point.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Funktionsstruktur (5) und eine Anzahl von weiteren Funktionsstrukturen (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) lagenweise sequentiell auf dem Substrat (1) aufgebracht werden. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first functional structure (5) and a number of further functional structures (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) are applied sequentially in layers on the substrate (1).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Funktionsstruktur (5) und die Anzahl von weiteren Funktionsstrukturen (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) identische Abmessungen aufweisen und parallelverschoben auf dem Substrat (1) aufgetragen werden. 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first functional structure (5) and the number of further functional structures (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) have identical dimensions and are applied to the substrate (1) with a parallel shift.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erste 11. The method of claim 10, wherein the first
Funktionsstruktur (5) und die Anzahl von weiteren Functional structure (5) and the number of others
Funktionsstrukturen (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) alle jeweils eine Statorflachstruktur sind oder alle jeweils eine Functional structures (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) are all stator flat structures or all are one
Rotorflachstruktur sind, wobei jede der Funktionsstrukturen (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e) zu jeder unmittelbar benachbarten Funktionsstruktur einen Abstand zwischen 0,003 mm und 2,00 mm aufweist, bevorzugt jede der Funktionsstrukturen (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e) zu jeder unmittelbar benachbarten Flat rotor structure, each of the functional structures (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e) being at a distance between 0.003 mm and 2.00 mm from each immediately adjacent functional structure, preferably each of the functional structures (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e) to each immediately adjacent
Funktionsstruktur denselben Abstand zwischen 0,003 mm und 2,00 mm. Functional structure the same distance between 0.003 mm and 2.00 mm.
12. Verfahren zur Herstellung einer Funktionseinheit für eine elektrische Maschine, wobei 12. A method for producing a functional unit for an electrical machine, wherein
D) mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden D) with a method according to one of the preceding
Ansprüche ein Halbzeug (6) mit wenigstens zwei Claims a semi-finished product (6) with at least two
Funktionsstrukturen (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e) hergestellt wird, die mit einem selben Substrat (1) verbunden sind, Functional structures (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e) are produced, which are connected to the same substrate (1),
E) in alle zwischen benachbarten Funktionsstrukturen (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e) vorhandenen Zwischenräume ein E) into all the spaces between adjacent functional structures (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e)
Isolierwerkstoff zur zumindest abschnittsweisen elektrischen Isolation eingebracht wird, Insulating material is introduced for electrical insulation, at least in sections,
F) nach Einbringen des Isolierwerkstoffs das aus den F) after inserting the insulating material from the
Funktionsstrukturen (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e) und dem Functional structures (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e) and the
Isolierwerkstoff bestehende Funktionsstrukturpaket von dem Substrat (1) getrennt wird und dadurch die Funktionseinheit erhalten wird. Insulating material existing functional structure package is separated from the substrate (1) and the functional unit is thereby obtained.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei während Schritt E) ein elektrisch isolierender Kunststoff, bevorzugt ein 13. The method according to claim 12, wherein during step E) an electrically insulating plastic, preferably a
Kunststoff auf Polyvinylbutyralbasis , ein Polyamid, ein Polyvinyl butyral-based plastic, a polyamide
Polyester oder ein Kunststoff auf Epoxidharzbasis, mittels Spritzens und/oder mittels Tauchbeschichtung aufgetragen wird. Polyester or a plastic based on epoxy resin is applied by spraying and / or by means of dip coating.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder nach Anspruch 13, wobei nach dem Aufbringen des Ausgangsmaterials ohne 14. The method according to claim 12 or according to claim 13, wherein after the application of the starting material without
zusätzliche Wärmebehandlung die Schritte D) bis F) additional heat treatment steps D) to F)
durchgeführt werden zum Bereitstellen einer funktionsbereiten Funktionseinheit . be carried out to provide a functional functional unit.
15. Halbzeug für die Herstellung einer Funktionseinheit für eine elektrische Maschine, erhältlich nach einem der 15. Semi-finished product for the production of a functional unit for an electrical machine, available according to one of the
Ansprüche 1 bis 11. Claims 1 to 11.
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