用于制造电机的叠片组的方法与流程

本发明涉及一种用于制造电机的叠片组的方法。

背景技术：

1、由ep 3 511 429 a1已知一种叠片组以及一种用于制造该叠片组的方法。在此，利用包含至少20％的质量份额的铝和/或硅的涂层来涂覆板材层。此外，对经涂覆的初始叠片组进行热处理，以便制造叠片组。在一种设计方案中，所制造的叠片组能够具有对应于至少6.5％的质量份额的硅含量。在另一种设计方案中，能够实现对应于大于4％且小于6.5％的质量份额的硅含量。

技术实现思路

1、拥有独立权利要求的特征的按照本发明的方法具有的优点是，能够在叠片组的叠片中有针对性地局部地构造磁通屏障。由此能够实现如此在材料特性方面改变转子的接片，从而该接片变得不导磁并且由此形成磁通屏障。特别地，通过所述叠片组的所堆叠的结构能够形成经三维成型的磁通屏障。

2、这按照本发明利用以下方法步骤来实现：

3、在第一步骤1a)中提供箔片，所述箔片分别具有由铝构成的载体箔以及天然的或所产生的氧化铝层，并且所述箔片分别在至少一侧上在磁通屏障面处分别利用由第一粉末混合物构成的第一箔-涂层来涂覆，其中，所述第一粉末混合物包括奥氏体稳定剂或共析体成分(eutektoidbildner)、尤其锰和/或镍和/或钴、电绝缘体材料、尤其氧化铝或氧化硅(sio2)以及附着黏合剂。在下述部位处实现所述第一箔-涂层，所述部位应该在随后的热处理之后构造为磁通屏障。

4、在随后的第二步骤1b)中提供所述叠片组的叠片，所述叠片尤其未被电绝缘、即没有漆涂层。

5、在随后的第三步骤1c)中交替地堆叠所述叠片和箔片，其中，尤其关于相对于叠片的旋转位置如此定向地布置所述箔片，使得所述相应的箔片的磁通屏障面分别在相应的叠片的特定的磁通屏障部位处与相应的叠片直接接触。

6、在随后的第四步骤1d)中如此对叠片和箔片的堆叠体进行加热、尤其热处理，从而

7、-所述来自箔片的第一箔-涂层的奥氏体稳定剂分别在磁通屏障部位处、在形成磁通屏障的情况下扩散到相应地所接触的叠片的金属中，

8、-所述来自箔片的载体箔的铝在载体箔的分解的情况下扩散到相应地相邻的叠片的金属中。在此，能够降低所述叠片的表面与型芯之间的铝含量。

9、以这种方式，在所述磁通屏障部位处形成不可磁化的奥氏体相。

10、通过从属权利要求中所列举的措施能够实现独立权利要求中所说明的方法的有利的改进方案。

11、特别有利的是，所述第一粉末混合物额外地包括电绝缘的绝缘体材料、尤其氧化铝或氧化硅(sio2)和/或合金材料、尤其硅，因为以这种方式在相应的箔片的磁通屏障面的区域中同时产生处在相应地相邻的叠片之间的绝缘层，并且/或者在所述磁通屏障面的区域中额外地将相应地相邻的叠片合金化。

12、也有利的是，在步骤1a)中，分别在利用第一箔-涂层所涂覆的侧部上在绝缘面处利用由第二粉末混合物构成的至少一个第二箔-涂层来涂覆所述箔片。所述第二粉末混合物分别具有电绝缘的绝缘体材料、尤其氧化铝或氧化硅(sio2)以及附着黏合剂。以这种方式，准备在相邻的、尤其未被绝缘的叠片之间产生完整的绝缘层。

13、非常有利的是，在步骤1d)中如此进行所述加热，使得所述尤其来自箔片的第一箔-涂层和/或第二箔-涂层的绝缘体材料和/或来自氧化铝层的绝缘体材料在加热之后、在分别在相邻的叠片之间形成绝缘层的情况下留在叠片之间，其中，所述相应的绝缘层形成在绝缘面的区域中并且尤其形成在磁通屏障面或磁通屏障的区域中。通过这种在相邻的叠片之间产生绝缘层的方式，能够利用所述叠片组中的所产生的磁通屏障。

14、此外有利的是，所述附着黏合剂设置用于使第一粉末混合物或第二粉末混合物附着在相应的箔片的载体箔上并且尤其是浆糊和/或多聚糖、尤其黄原胶和/或直链淀粉。为了实现粉末与箔片的可靠连接，例如能够将由氧化铝粉末或者由锰粉末和氧化铝粉末构成的粉末混合物与水及黄原胶混合。而后，能够例如借助于压缩空气喷枪利用这种混合物来涂覆所述箔片的至少一侧。在此，通过相应的样板能够相应地遮盖相应的叠片的一部分，从而在利用含锰的粉末混合物涂覆时仅对稍后应该用作磁通屏障的区域进行涂覆。在使用不含锰的粉末混合物的情况下，而后优选使用仅遮盖所述磁通屏障的区域的样板。在随后的干燥中使水蒸发。留在所述混合物中的黄原胶负责使所述粉末较好地附着。随后，能够以相同的方式来涂覆所述箔片的另一侧。

15、根据一种实施例，所述箔片的形状和/或面积分别对应于叠片的形状和/或面积。所述箔片还能够在堆叠成叠片组之前被冲压为与叠片相同的形状。但是，以优选的方式，将未冲压的箔片和所冲压的叠片交替地上下堆叠成叠片组并且在结束堆叠之后去除突出的铝箔。因为所述铝箔很薄，所以这仅需要小的开销。在另一种可行的设计方案中，也能够省去对突出的箔的去除，因为所述突出的箔而后在热处理时会熔化和控干。

16、此外有利的是，所述第一粉末混合物包括另一种材料，该材料适合用于与奥氏体稳定剂形成尤其具有＜1300℃的熔点的共熔体(eutektikum)。为了与奥氏体稳定剂形成共熔体，尤其将锡设置用于与镍形成共熔体，因为镍与铁不形成共熔体。

17、共析体成分能够有利于直至如此低的温度从液相中形成奥氏体，从而在进一步冷却时不再分解成两个相并且由此即使在室温下也存在所述奥氏体。所述共析体成分基于铜和/或锌和/或碳和/或氮。

18、所述奥氏体稳定剂在热处理时扩散到铁中，从而代替其他改型、尤其代替铁素体形成奥氏体。在此，能够局部地设置高浓度，使得所述奥氏体稳定剂一定程度上从相应的叠片的尤其两侧一直扩散到型芯中。通过用于形成共熔体的附加材料，能够以有利的方式实现降低例如锰、镍或钴或由这些奥氏体稳定剂构成的混合物的熔点。也能够设想到，仅使用共析体成分铜和/或锌和/或碳和/或氮，以用于引起奥氏体的形成。然而，碳的缺点在于其非常易于扩散，而氮的缺点在于其扩散非常缓慢。

19、以有利的方式能够设置在氢的情况下的多阶段的热处理。有利的是，在约150℃至约500℃的范围内在约一个小时到两个小时的时间里实施对叠片连同布置在其间的经涂覆的箔片的在所述热处理之前的另一热处理。特别地，这能够在400℃的情况下进行。在这第一阶段中，所述黄原胶能够分解成水、一氧化碳、二氧化碳和甲烷并且于是得以去除。下一阶段在950℃到1250℃的、优选1000℃到1100℃的范围内在尤其一小时到24小时的时间里设置所述热处理，在所述下一阶段中所述奥氏体稳定剂、尤其锰和铝扩散到叠片中。如果所述奥氏体稳定剂和铝完全扩散进入，则在叠片之间留下如例如氧化铝粉末的电绝缘的固体作为电绝缘层。

20、在一种可行的设计方案中，尤其能够成本低廉地制造具有固有的磁通屏障和各个叠片之间的很好的电绝缘的叠片组。在此，能够以有利的方式通过至少一种扩散到叠片中的奥氏体稳定剂来实现在叠片中构造局部的固有的磁通屏障。优选所述局部的固有的磁通屏障在此分别在相应的叠片的厚度范围内延伸。通过下述方式来产生固有的磁通屏障，即：相应的叠片局部失去其铁磁特性并且由此也失去其非常高的导磁性或者至少显著降低这种导磁性。此外，能够同时保证所述叠片之间的电绝缘。

21、在一种传统的设计方案中通过省去电工钢片来实现磁通屏障，为此例如设置狭缝或者通过压印来局部降低厚度，与该传统的设计方案不同，由此能够改进所述叠片的机械稳定性。这尤其能够实现较大的最高转速并且改进叠片组的尤其在转子方面的振动负荷能力。此外，能够以有利的方式改进磁通回路的设计方案并且尤其能够实现更加自由的设计方案，而为此不需要显著更高的制造开销。

22、由此，能够以有利的方式通过奥氏体稳定剂来实现顺磁的奥氏体并且于是避免了形成铁磁的和由此高导磁的铁素体。在所述奥氏体稳定剂扩散进入的区域中，所述顺磁的奥氏体直至室温是稳定的。

23、所述粉末状的奥氏体稳定剂以有利的方式能够是粉末混合物的一部分，所述粉末混合物具有绝缘的固体、尤其二氧化硅以及必要时其他材料、尤其作为合金材料的硅。经涂覆的铝箔优选被切割成箔片，所述箔片如此之大，使得能够利用该箔片来完全遮盖每个单个叠片。在堆叠用于转子或定子的电工钢片的叠片时，优选为每个放置到堆叠体上的叠片放置箔块。由此形成的堆叠体而后以有利的方式交替地由上下堆叠的叠片和箔片构成。在进行随后的热处理时，根据所述铝箔的奥氏体稳定剂或硅或铝的局部的存在性来实现扩散进入，其中，所述电绝缘的粉末作为电绝缘的层留在相邻的叠片之间。

24、在一种可行的设计方案中，能够利用至少两种不同的粉末混合物来涂覆所述铝箔，其中，两种粉末混合物包含无机的电绝缘体的粉末。所述粉末混合物中的至少一种在此优选具有至少一种奥氏体稳定剂。而后能够将所述经涂覆的铝箔交替地与叠片堆叠成叠片组。随后进行热处理，在该热处理时所述铝和奥氏体稳定剂扩散到叠片中。所述绝缘的粉末在此作为电绝缘的层留在相邻的叠片之间。所述涂覆例如能够通过喷射、涂刷或者也能够通过印刷来进行。

25、对于奥氏体稳定剂适合的材料是以下材料，所述材料优选非常有利于在超过1200℃的冷却时形成奥氏体。另外的要求能够是，这样的奥氏体稳定剂相对于氢氛围是稳定的并且在至少1200℃的情况下扩散进入到叠片的铁中。特别优选的是锰、镍和钴、然而也是铜，该铜直至下述如此低的温度形成共析体，在所述温度时所述奥氏体不再能够分解成其他相。此外有利的是，与另一种材料一起施加所述奥氏体稳定剂，该另一种材料在铁素体或奥氏体的形成方面是中性的、但是与奥氏体稳定剂形成共熔体，所述共熔体尤其拥有小于1300℃的熔点。然而，这样的另一种材料也能够是不太有效的奥氏体稳定剂。

26、对于电绝缘的粉末适合的材料是电绝缘的固体，所述电绝缘的固体优选直至至少1250℃在水氛围中是稳定的并且不熔化。在氢氛围中，氧化铝自1300℃起才显著还原了最大20％的质量份额。在1250℃的热处理温度的情况下还原了所述氧化铝的最大7％。氧化硅(sio2)和莫来石(al(4+2x)si(2-2x)o(10-x)，其中，x＝0.17至x＝0.59)在强烈还原的水氛围中直至1250℃是稳定的并且不熔化，从而这些材料同样适合作为电绝缘的固体。

27、铝箔例如能够具有5μm的箔厚度并且在一种设计方案中能够在两侧上根据所期望的磁通屏障几何形状来压印有由锰粉末和氧化铝粉末构成的混合物、或者仅压印有氧化铝粉末。所述锰粉末能够由具有处于约30nm到50nm之间的颗粒尺寸的锰-纳米粉末和/或具有1μm到5μm的平均微粒尺寸的锰粉末组成。氧化铝粉末能够具有例如3μm又或者40nm的平均颗粒尺寸。然而，根据应用情况和可用性，也能够使用用于锰粉末或锰-纳米粉末和氧化铝粉末的其他颗粒尺寸。这相应地适用于其他材料。

28、由此，能够以成本低廉的方式实现具有有利的特性的叠片组。这使得尤其能够以经济的方式来实现例如用于电动车辆、电动摩托车或混合驱动装置的非常高效的电动马达。