Additiv hergestelltes Magnetblech, Blechpaket und Verfahren zur Herstellung eines Magnetblechs

Die Erfindung betri f ft ein additiv hergestelltes Magnetblech nach dem Patentanspruch 1 , ein Blechpaket nach Patentanspruch 12 sowie Verfahren zur Herstellung eines Magnetblechs nach Patentanspruch 15 .

Ein neues Verfahren zur Herstellung von Magnetblechen für elektrische Maschinen stellt der Sieb- oder der Schablonendruck dar . Hierbei wird mittels einer Schablone , bei der die of fenen Bereiche auch mit einem Sieb versehen sein können, eine Druckpaste auf ein Substrat gedruckt . Man spricht hierbei von Schablonendruck oder Siebdruck, wobei der Schablonendruck ein Oberbegri f f des Siebdrucks ist . Die Druckpaste enthält neben Lösungsmitteln und / oder Bindemitteln Metallpulver, die funktional im späteren Bauteil wirken . Durch die Siebdrucktechnik wird ein Grünkörper hergestellt , der nach einer weiteren thermischen Behandlung zunächst in der Regel entbindert wird und anschließend bei einer höheren Temperatur einem Sinterprozess zugeführt wird, wobei die metallischen Pulverkörner so miteinander versintern, dass ein strukturiertes Blech, das Magnetblech, entsteht .

Zur Erzielung einer höheren mechanischen Festigkeit solcher Bleche , insbesondere bei hohen Drehzahlen von Rotoren elektrischer Maschinen, gewinnt nun die Hersteilbarkeit von Zweikomponenten-Magnetblechen immer mehr an Bedeutung . Ein Beispiel hierfür ist in der EP 3723249 Al beschrieben . Ferner seien hierbei noch die EP 3 629 453 Al , EP 3 932 591 Al und die EP 3 725 435 Al zu nennen . Ein grundsätzliches Problem bei derartigen Zweikomponenten-Magnetblechen, die im Schablonendruckverfahren hergestellt werden, besteht darin, dass die unterschiedlichen Materialien, wenn sie einerseits gute magnetische Eigenschaften haben und auf der anderen Seite eine hohe Festigkeit aufweisen, in der Regel unterschiedliche thermische Ausdehnungskoef fi zienten aufweisen . So hat beispielsweise ein hochfester Stahl , der zur mechanischen Festigkeit des Magnetblechs eine Teilkomponente darstellt , einen Ausdehnungskoef fi zienten von 16 x 10- 6 K- l . Ein weiterer weichmagnetischer Werkstof f hat dabei in einer Temperaturspanne zwischen 0 und 100 ° C einen thermischen Ausdehnungskoef fi zienten, der zwischen 10 - 12 x 10- 6 K- l liegt . Bei der gemeinsamen Sinterung derartig unterschiedlicher Materialkomponenten bzw . Materialpaarungen in einem Grünkörper zu einem Magnetblech kommt es insbesondere bei der Abkühlung von den Sintertemperaturen zur Raumtemperatur aufgrund dieser unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoef fi zienten zur Ausbildung von hohen mechanischen Spannungen in den Verbindungs- bzw . Nahtbereichen zwischen diesen Materialkomponenten . Dies kann zu Verwölbungen oder zu Rissen oder insgesamt zu mechanischen Spannungen im Magnetblech führen, die die mechanischen oder magnetischen Eigenschaften deutlich verschlechtern können .

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Magnetblech bereitzustellen, sowie daraus ein Blechpaket und eine elektrische Maschine zu generieren, bei denen das Magnetblech gegenüber dem Stand der Technik bei Anwendung von mindestens zwei Materialkomponenten innerhalb des Magnetblechs eine höhere Festigkeit sowie weniger intrinsische Spannungen aufweist .

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Blechpaket nach Patentanspruch 12 sowie in einem Verfahren zur Herstellung eines Magnetbleches nach Patentanspruch 15 .

Das additiv hergestellte rotationssymmetrische Magnetblech nach Patentanspruch 1 umfasst zumindest zwei Materiallagen und das Magnetblech dient als Bestandteil eines Blechpaketes einer elektrischen Maschine , wobei in j eder Materiallage des Magnetblechs mindestens zwei in planarer Erstreckung voneinander getrennte Materialkomponenten vorliegen . Dabei handelt es sich um eine erste Materialkomponente und um eine zweite Materialkomponente , die gemeinsam ein Materiallagenlayout bilden . Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus , dass mindestens zwei Materiallagen das gleiche Materiallagenlayout der beiden Materialkomponenten aufweisen . Dabei sind die Layouts mindestens zweier Materiallagen um einen Winkel a rotatorisch zueinander verschoben . Rotatorisch bedeutet dabei um eine Lotachse zur Blechebene , die durch den Mittelpunkt des rotationssymmetrischen Magnetblechs verläuft .

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik, nach dem gedruckte Zweikomponenten-Magnetbleche j eweils aus einer singulären Materiallage aufgebaut sind, zunächst darin, dass dieses hier vorliegende Magnetblech aus mehreren Materiallagen zusammengesetzt ist . Diese sind dabei übereinander in einem Stapel angeordnet . Zum anderen unterscheidet sich das vorliegende Magnetblech darin vom Stand der Technik, dass mindestens zwei Materiallagen j eweils das gleiche Layout der beiden Materialkomponenten aufweisen und um einen Winkel a j eweils zueinander rotatorisch verschoben sind . In der Regel werden mehr als zwei Materiallagen mit demselben Layout übereinander angeordnet . Dies erfolgt bevorzugt durch ein Schablonendruck- oder Siebdruckverfahren, wobei diese Lagen bei dem beschriebenen Magnetblech j eweils zur darunter folgenden Lage eine rotatorische Verschiebung um den Winkel a aufweisen . Die Verschiebung um den Winkel a summiert sich bei einer Mehrzahl von Materiallagen auf , sodass sich ein Überlappungsbereich bildet , in dem de facto ein mittlerer thermischer Ausdehnungskoef fi zient vorliegt , der in seinem planaren Verlauf gradientenförmig verläuft und dabei j eweils zwischen den einzelnen thermischen Ausdehnungskoef fi zienten der ersten und der zweiten Materialkomponente liegt . Dadurch werden die thermomechanischen Spannungen zwischen den Bereichen der einzelnen Materialkomponenten ( insbesondere während des Abkühlens von Sintertemperatur ) deutlich reduziert , was bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten des Magnetbleches bzw . des daraus aufgebauten Blechpaketes eine höhere mechanische Festigkeit bewirkt . Zum anderen hat sich noch in positiver Weise herausgestellt , dass durch den beschriebenen Aufbau Drehmomentschwankungen in der elektrischen Maschine , in dem das Magnetblech bzw . das daraus resultierende Blechpaket eingesetzt ist , in einem größeren Spektrum eliminiert werden können .

Es ist daher anzumerken, dass die beschriebenen Materiallagen, die entsprechend rotatorisch zueinander verdreht sind, integrale Bestandteile des j eweiligen siebgedruckten bzw . schablonengedruckten Magnetbleches sind . Es handelt sich bei den Materiallagen demnach nicht um eigene für sich genommene Magnetbleche , sondern die einzelnen Materiallagen sind bevorzugt durch eine Sinterverbindung, hervorgerufen durch einen Sinterprozess des gesamten Magnetbleches , miteinander verbunden und bilden so ein Magnetblech .

Dabei sollen im weiteren Verlauf folgende Definitionen verwendet werden : Das Magnetblech und die einzelnen Materiallagen gehen, wie noch bezüglich Patentanspruch 15 näher erläutert werden wird, aus einem Grünkörper hervor . Unter dem Grünkörper wird dabei ein Formkörper für eine spätere Wärmebehandlung verstanden, der in der Regel Bindemittel und/oder Lösungsmittel enthält , die der besseren Formgebung dienen .

Ein Grünkörper ist an sich in der Regel mechanisch selbsttragend und mechanisch begrenzt belastbar . Ein von diesen Bindemitteln und/oder Lösungsmitteln befreiter Grünkörper wird in diesem Zusammenhang als Vorkörper bezeichnet . Der Vorkörper enthält die lediglich funktionalen Bestandteile , in der Regel Metallpartikel , des endgültigen Körpers , die auch aktiv am Sinterprozess teilhaben . Durch die Wärmebehandlung in Form eines Sintervorganges , bei dem anders als bei einem Schmel zvorgang einzelne Körner ( Partikel ) im Vorkörper über Di f fusionsprozesse eine zusammenhängende , stof flich verbundene Struktur bilden, wird der Vorkörper in einen Sinterkörper überführt . Nach Durchführung des Sintervorgangs wird der daraus entstandene Körper in diesem Zusammenhang als Magnetblech bezeichnet . Dieses Magnetblech kann noch verschiedenen Nachbearbeitungen unterzogen werden . Die beschriebenen Materiallagen werden zusammen dem Sinterprozess zugeführt und bilden auch in ihren planaren Grenz flächen eine Sinterverbindung aus .

Unter einem Schablonendruckverfahren wird ein Verfahren verstanden, bei dem eine Druckpaste beispielsweise mittels eines Rakels auf ein Substrat aufgebracht wird, wobei eine Schicht entsteht , die wie beschrieben, Lösungsmittel , Bindemittel und funktionale Partikel aufweist . Die Paste wird dabei nur auf bestimmte , nicht abgedeckte Bereiche , die mittels einer Schablone freigehalten sind, auf ein Substrat gedruckt . In der Regel wird die Paste dabei durch ein Sieb gedruckt , was aber nicht zwingend notwendig ist . Ein Schablonendruck unter Verwendung eines Siebes wird als Siebdruckverfahren bezeichnet , weshalb das Siebdruckverfahren unter das Schablonendruckverfahren begri f flich subsummiert wird . Bei der Verwendung des Begri f fes Siebdruckverfahren wird j edoch auch der Oberbegri f f Schablonendruckverfahren mitverstanden .

Üblicherweise weisen Magnetbleche im gesinterten Zustand eine Dicke zwischen 70 pm und 300 pm, insbesondere zwischen 100 pm und 250 pm auf . Das vorliegende Magnetblech weist hingegen eine Dicke auf , die zwischen bevorzugt 300 pm und 2 . 000 pm beträgt . Dieses resultiert aus den beschriebenen einzelnen Materiallagen, die wiederum für sich genommen dünner sind als ein übliches Magnetblech nach dem Stand der Technik und bevorzugt zwischen 10 pm und 100 pm dick sind . Dies führt dazu, dass für ein Magnetblech eine Anzahl zwischen 10 und 20 Materiallagen zweckmäßig ist . Hierbei ist zudem vorteilhaft , dass durch die größere Schichtdicke beim Grünkörper und beim späteren Sintervorgang höhere Festigkeiten und Stei figkeiten gegenüber Verwölbungen und Delaminierungen resultieren . Im Betrieb des Magnetbleches werden damit höhere mechanische Festigkeiten, insbesondere Zugfestigkeiten und Biegefestigkeiten bzw . Schwingfestigkeiten erzielt , was bei einem Rotor, dessen wesentlicher Bestandteil ein Blechpaket aus den beschriebenen Magnetblechen ist , so höhere Drehzahlen ermöglicht . Das Magnetblech umfasst, wie beschrieben, mindestens zwei verschiedene Materialkomponenten, die sich insbesondere in ihren mechanischen und magnetischen Eigenschaften unterscheiden. Auf diese Weise kann gezielt in bestimmten Bereichen des Magnetbleches auf die dort benötigten technischen Eigenschaften eingegangen werden. Die erste Materialkomponente weist daher eine Eisenlegierung auf, die zu mindestens 25 Vol.% ein austenitisches Gefüge aufweist. Dieses austenitische Gefüge, das sich insbesondere durch hochlegierte Stähle erzielen lässt, weist eine sehr hohe Festigkeit, insbesondere Zug- und Biegefestigkeit auf.

Im Gegensatz dazu weist die zweite Materialkomponente eine Eisenlegierung auf, die mindestens 95 Gew.%, insbesondere mindestens 97 Gew.% Eisen umfasst. Bevorzugt handelt es sich bei der zweiten Materialkomponente um Reineisen, das sehr gute magnetische Eigenschaften, insbesondere weichmagnetische Eigenschaften aufweist und sich sehr gut in Form einer Hysterese ummagnetisieren lässt. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Angaben bezüglich des austenitischen Gefüges in Vol.% abgegeben werden und die Legierungsangaben in Gew.%. Dies liegt daran, dass sich Gefügestrukturen mikroskopisch in Schlif fbildern anschaulicher in Vol.% angeben lassen und die Legierungsbestandteile im Weiteren in Gew.% angegeben werden, was technisch üblich ist und bei der Zusammensetzung einer Legierung eindeutige Herstellungsanweisungen darstellt.

Die zweite Materialkomponente, die sehr gute weichmagnetische Eigenschaften aufweist, weist dabei wiederum eine bevorzugte ferritische und/oder martensitische Gefügestruktur auf.

Die erste Materialkomponente, die die hohe mechanische Festigkeit aufweist und die Festigkeit des gesamten Magnetbleches bei rotatorischen Bewegungen gewährleistet, ist wiederum bevorzugt eine Eisen-Chrom-Nickel-Legierung. Diese weist wiederum bevorzugt einen Chromanteil auf, der zwischen 22 Gew.% und 28 Gew.%, insbesondere zwischen 24 Gew.% und 26 Gew.% be- trägt . Ferner weist der Nickelanteil der beschriebenen Eisen- Chrom-Nickel-Legierung einen Anteil auf , der zwischen 4 Gew . % und 10 Gew . % , insbesondere zwischen 6 Gew . % und 8 Gew . % beträgt .

Ein weiterer Bestandteil der Erfindung ist ein Blechpaket für einen Rotor einer elektrischen Maschine , das eine Mehrzahl von Magnetblechen nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst . Die Vorteile dieses Blechpaketes insbesondere als Bestandteil eines Rotors einer elektrischen Maschine sind bereits während der Vorteilsbeschreibung des einzelnen Magnetbleches eingehend beschrieben . Ein derartiges Blechpaket weist insbesondere eine höhere Toleranz gegenüber höheren Temperaturen auf , die bei hohen Drehzahlen auftreten, was einer Delaminierung eines Zweikomponenten-Magnetbleches , das insbesondere durch Siebdruck- oder Schablonendruckverfahren hergestellt ist , entgegenwirkt .

Da das beschriebene Blechpaket eine Mehrzahl von Magnetblechen mit den beschriebenen Eigenschaften aufweist , ist es zweckmäßig, den Aufbau des einzelnen Magnetbleches bei Übereinanderstapeln mehrerer Magnetbleche fortzusetzen, sodass bevorzugt eine oberste Materiallage eines ersten Magnetbleches und eine unterste Materiallage eines zweiten Magnetbleches j eweils auch um einen Winkel a zueinander verschoben sind . Die Winkelsumme der Winkel a in dem gesamten Blechpaket beträgt dabei zwischen 7 ° und 36 ° . Dieser Gesamtversatz ist zum einen dazu geeignet , einen ausreichend großen Überlappungsbereich eines j eden Magnetbleches bereitzustellen, um dort den thermischen Ausdehnungskoef fi zienten zu reduzieren und andererseits dient dieser Gesamtwinkel auch dazu, Drehmomentschwankungen im Rotor mit einem möglichst breiten Spektrum zu eliminieren .

Ein weiterer Bestandteil der Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung eines Magnetbleches , das folgende Schritte umfasst : a) Aufbringen einer ersten Druckpaste mittels Schablonendruck durch eine Schablone auf ein Substrat b) Aufbringen einer zweiten Druckpaste auf das Substrat , sodass die beiden Druckpasten nebeneinander vorliegen, eine diskrete Grenzlinie bilden und eine erste Materiallage ausbilden, c) Trocknen der ersten Materiallage , d) Verdrehen der Ausrichtung des Substrats und/oder der Schablone bezüglich einer Lotachse zum Substrat um einen Winkel a, e ) Aufbringen einer zweiten Materiallage nach den Schritten a) bis c ) , f ) Sintern eines durch die Schritte a ) bis e ) erzeugten Grünkörpers zu einem Magnetblech .

Das beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Magnetbleches führt zu einem Magnetblech, das dieselben Vorteile aufweist , die bereits bezüglich des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 12 erläutert sind . Das Verdrehen der einzelnen Materiallagen, die abschließend das Magnetblech bilden, zueinander, führt dazu, dass in einem Überlappungsbereich zwischen den einzelnen Materialkomponenten eine j eweilige Versetzung um den beschriebenen Winkel a vorliegt und somit der thermische Ausdehnungskoef fi zient sich gradientenförmig zwischen den Ausdehnungskoef fi zienten der einzelnen Materialkomponenten angleicht . Dies wirkt sich positiv auf die Festigkeit des Magnetbleches aus .

Zur Erzielung des Winkels a kann einerseits das Substrat leicht verdreht werden, andererseits oder zusätzlich kann auch die Schablone bzw . der Rahmen der Schablone leicht um den Winkel a verdreht werden . Grundsätzlich sind natürlich auch Verdrehungen beider beschriebenen Komponenten möglich . Der Begri f f , wonach die beiden Druckpasten nebeneinander vorliegen und eine diskrete Grenzlinie bilden, bedeutet , dass Überlappungen der beiden Druckpasten und gegebenenfalls ein Ineinanderf ließen der beiden Druckpasten entlang der diskreten Grenzlinie gemäß einem verfahrenstechnischen Spielraum durchaus möglich sind und auch stattfinden . Die diskrete Grenzlinie sollte in der Praxis j edoch so eng wie möglich sein . Zwar ist ein Übergangsbereich zwischen den beiden Materialkomponenten ebenfalls im Hinblick auf die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoef fi zienten zweckmäßig, er führt j edoch zu unterschiedlichen Dicken im Bereich der Grenzlinie , was wiederum für den Aufbau des gesamten Magnetbleches weniger vorteilhaft ist .

Vorteilhafte Ausgestaltungs formen der Erfindung und weitere Merkmale werden anhand der folgenden Figuren näher beschrieben . Merkmale mit derselben Benennung, j edoch in unterschiedlichen Ausgestaltungs formen weisen dabei j eweils dasselbe Bezugs zeichen auf . Es handelt sich dabei um rein schematische Darstellungen, die für sich genommen keine Einschränkung des Schutzbereichs darstellen . Dabei zeigen :

Fig . 1 eine Explosionsdarstellung einer typischen elektrischen Maschine mit Gehäuse , Rotor und Stator, was ein Elektromotor oder ein Generator sein kann,

Fig . 2 ein Blechpaket mit gestapelten Magnetblechen nach dem Stand der Technik,

Fig . 3 eine Draufsicht auf ein zweikomponentiges Magnetblech,

Fig . 4 eine perspektivische Draufsicht auf ein zweikomponentiges Magnetblech mit einem anderen Layout als in Figur 3 ,

Fig . 5 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes V in Figur 4 ,

Fig . 6 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes VI in Figur 5 , in der ein Überlappungsbereich der einzelnen Materiallagen sichtbar ist , Fig . 7 eine schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens zu Herstellung des beschriebenen Magnetbleches .

Zur besseren Einordnung des beschriebenen Magnetbleches 2 wird zunächst in Figur 1 eine Explosionsdarstellung einer elektrischen Maschine 10 gegeben . Diese umfasst einen Rotor 38 und einen Stator 40 , die von einem Gehäuse 42 umgeben sind . Die elektrische Maschine 10 kann dabei ein Elektromotor oder auch ein Generator sein . Der Rotor 38 wiederum umfasst ein in Figur 1 nicht expli zit dargestelltes Blechpaket 8 , um das in bestimmter Weise elektrisch leitende Drähte als Spulen gelegt sind . Ein derartiges Blechpaket 8 gemäß dem Stand der Technik ist beispielweise in Figur 2 dargestellt . Das Blechpaket 8 nach Figur 2 weist einen Stapel einer Viel zahl von Magnetblechen 2 nach dem Stand der Technik auf , wobei das Layout der Fläche 2 so gestaltet ist , dass sich entsprechende Aussparungen und Nuten für die Leiterwicklungen ergeben .

In Figur 3 ist ein Beispiel für ein Magnetblech 2 gegeben, das zwei Komponenten aufweist , eine erste Materialkomponente 12 und eine zweite Materialkomponente 14 . Dabei weisen die beiden Materialkomponenten 12 und 14 unterschiedliche technische Eigenschaften auf . Die erste Materialkomponente 12 umfasst insbesondere einen hochlegierten Chrom-Nickel-Stahl , der bevorzugt mehr als 25 Vol . % austenitisches Gefüge aufweist . Der Chromanteil weist dabei beispielsweise 25 Gew . % auf und der Nickelanteil liegt bei 7 Gew . % . Eine derartige Legierung ist eine Edelstahllegierung mit einer sehr hohen Festigkeit . Die erste Materialkomponente 12 ist , wie in Figur 3 zu erkennen, zentral im Inneren des Magnetblechs 2 angeordnet und trägt somit bei einer rotatorischen Bewegung am Rotor 38 die höchsten Zugbelastungen, die auf das Magnetblech 2 , bzw . auf das daraus gebildete Blechpaket 8 wirken .

Die zweite Materialkomponente 14 hingegen ist bezüglich ihrer Werkstof f eigenschaf ten insbesondere auf die magnetischen Eigenschaften ausgerichtet . Das Material der zweiten Material- komponente 14 ist im Ideal fall aus Reineisen gebildet und weist dabei ein ferritisches oder martensitisches Gefüge auf . Reineisen weist dabei die besten weichmagnetischen Eigenschaften auf und lässt sich diesbezüglich leicht umpolarisieren . Dies ist bei Wechselstrommotoren oder Generatoren von Bedeutung .

Die Herstellung eines Magnetbleches 2 aus mindestens zwei Komponenten, wie sie in Figur 3 dargestellt ist , wird anhand der schematischen Darstellung von Figur 7 noch erläutert werden .

Die beiden unterschiedlichen Materialkomponenten weisen, obwohl sie in der Regel aus Eisenlegierungen aufgebaut sind, dennoch einen gewissen Unterschied in ihrem elektrischen Ausdehnungskoef fi zienten auf . Der Ausdehnungskoef fi zient zwischen den einzelnen Eisenlegierungen kann j e nach Legierungszusammensetzung beispielsweise zwischen 10 x I O ^-6 K ^-1 und 20 x I O ^-6 K ^-1 liegen . Hinzu kommt , dass eine Temperaturerhöhung von Raumtemperatur auf 200 ° C, was unter Umständen die Betriebstemperatur einer elektrischen Hochleistungsmaschine bei hohen Drehzahlen sein kann, ebenfalls zu einer Änderung des Ausdehnungskoef fi zienten um 10 x I O ^-6 K ^-1 führen kann . Dieser Unterschied zwischen den einzelnen Ausdehnungskoef fi zienten j e nach Material zusammensetzung aber auch in Abhängigkeit vom Arbeitstemperaturbereich der Maschine führt zu erheblichen thermomechanischen Spannungen an der Grenz fläche 15 zwischen den einzelnen Materialkomponenten 12 und 14 . Weitere hohe thermomechanische Spannungen treten bereits beim Abkühlen von den erforderlichen Sintertemperaturen auf .

Eine vorteilhafte Lösung, wie diese thermomechanischen Spannungen, die durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoef fizienten und durch die thermischen Schwankungen der Maschine hervorgerufen werden, reduziert werden können, wird anhand der Figuren 4 bis 6 erläutert . In Figur 4 ist analog zu Figur 3 ein Magnetblech 2 dargestellt , dass zwar gegenüber der Figur 3 ein verändertes Layout 16 aufweist , aber grundsätzlich dessen Aufbau entspricht . Es weist sowohl Bereiche mit der ersten Materialkomponente 12 und Bereiche mit der zweiten Materialkomponente 14 auf . Auch hier liegen Grenz flächen 15 zwischen den Materialkomponenten 12 , 14 vor . In dem kreis förmigen Ausschnitt mit der Bezeichnung V tref fen die beiden Materialkomponenten 12 bis 14 gemäß ihrer Grenz fläche 15 aneinander, was in der Figur 5 leicht vergrößert dargestellt ist . Hier ist wiederum in dem Kreis mit der Nummerierung VI zu erkennen, dass das Magnetblech 2 aus einer Mehrzahl von Materiallagen 4 , 6 , nämlich einer ersten Materiallage 4 und einer zweiten Materiallage 6 sowie weiterer Materiallagen 6 ' aufge- baut ist . Eine weitere Vergrößerung des Kreises VI ist in Figur 6 dargestellt .

Hier ist die Abfolge der Materiallagen 4 , 6 noch einmal vergrößert und verdeutlicht dargestellt . Es ist zu erkennen, dass zwischen der ersten Materiallage 4 und der zweiten Materiallage 6 eine rotatorische Verdrehung des Layouts 16 der beiden Materiallagen, das im Übrigen weitgehend identisch ist , um einen Winkel a vorliegt . Diese Verdrehung um den Winkel a setzt sich bei den weiteren Materiallagen 6 ' und den darauf folgenden, nicht bezeichneten aber im Rahmen der Prozessgenauigkeit identischen Materiallagen 6 ' fort . Hieraus ergibt sich, wie in Figur 6 zu erkennen ist , ein Überlappungsbereich 54 . Legt man einen Querschnitt durch den Überlappungsbereich 54 hindurch, so ergibt sich der gleiche Materialanteil an der ersten Materialkomponente 12 und der zweiten Materialkomponente 14 . Dieser liegt j edoch in einem graduellen Verlauf der j eweiligen Materialkomponenten 12 , 14 vor . Dieser Überlappungsbereich 54 weist somit einen thermischen Ausdehnungskoef fi zienten auf , der sich gradientenförmig von dem der ersten Materiallage 12 zu dem der zweiten Materiallage 14 hin verändert . Dies wiederum bewirkt , dass thermomechanische Spannungen, die aus den unterschiedlichen Basiskoef fi zienten der einzelnen Materialkomponenten 12 und 14 resultieren, reduziert werden . Es erfolgt somit ein gradueller Übergang der Ausdehnungskoef fi zienten von der einen Materialkomponente zur anderen Materialkomponente . Lokale thermo- mechanische Spannungen werden hierdurch sehr stark reduziert bzw . über einen größeren Bereich verteilt , was wiederum die Festigkeit des Magnetbleches an sich deutlich erhöht .

Das in Figur 6 dargestellte Magnetblech 2 weist sechs Materiallagen 4 , 6 , 6 ' auf . Das Magnetblech 2 gemäß Figur 6 hat eine Dicke von 600 pm, j ede der einzelnen Materiallagen 4 , 6 , 6 ' weist abhängig von den Herstellungstoleranzen eine Dicke von ca . 100 pm auf . Grundsätzlich ist es zweckmäßig, dass ein Magnetblech 2 , das entsprechend der in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Weise aufgebaut ist , eine Dicke zwischen 300 pm und 2 . 000 pm aufweist . Magnetbleche , die nach herkömmlichen Verfahren des Siebdruckes bzw . des Schablonendruckes hergestellt sind, liegen üblicherweise in einer Dicke von 100 pm vor . Gegenüber diesen Blechen weist das Magnetblech 2 in der hier dargestellten Form den Vorteil auf , dass es zwar auch einzelne Materialkomponenten aufweist , die durch Sinterprozesse miteinander verbunden sind, die aber durch ihre Stapelfolge dazu führen, dass das gesamte Magnetblech 2 eine höhere relative Eigenfestigkeit aufweist und sich weniger durch Wölbungen während des Sinterprozesses verzieht .

Es kann im Weiteren zweckmäßig sein, dass entsprechend ausgestaltete Magnetbleche 2 so in einem Blechpaket 8 übereinandergestapelt werden, dass der Versatz um den Winkel a, wie er in Figur 6 dargestellt ist , beim Übereinanderstapeln der Magnetbleche 2 fortgesetzt wird, sodass sich der Winkelversatz um die einzelnen Winkel a auf summiert . Dies wiederum hat Auswirkungen auf das magnetische Verhalten des Blechpaketes 8 und des Rotors 38 . Es hat sich herausgestellt , dass ein Versatz der auf summierten Winkel a zwischen 7 , 2 ° und 36 ° zweckmäßig ist , was abhängig von der Polpaarzahl des Motors ist . Bei einer hohen Polpaarzahl von 50 ist ein kleinerer Versatz des summierten Winkels a von 7 , 2 ° zweckmäßig, um Drehmomentschwankungen im Rotor aus zugleichen . Bei einer geringen Polpaarzahl von 10 ist ein Winkel von 36 ° zweckmäßig, bei einer Polpaarzahl von 36 ist eine Winkelsumme , die auch als Schrägung bezeichnet wird, von 10 ° zweckmäßig . In Figur 7 ist ein möglicher Verfahrensablauf beschrieben, in dem ein Magnetblech 2 , das vorhergehend beschrieben ist , dargestellt werden kann . Dieser Verfahrensablauf ist in Figur 7 sehr schematisch beschrieben und es kann für die einzelnen Verfahrensschritte technisch übliche Variationen geben . Zunächst wird mittels eines Schablonendruckverfahrens 30 und mit Hil fe einer Schablone 26 mit Hil fe eines Rakels 44 eine hier nicht dargestellte Druckpaste auf ein Substrat 28 gedruckt . Im Weiteren, in Figur 7a nicht separat dargestellt , wird die Schablone gewechselt oder ausgetauscht und es wird eine zweite Druckpaste auf dasselbe Substrat 28 gedruckt , sodass die zwei Materialkomponenten 12 und 14 nebeneinander auf dem Substrat 28 vorliegen . Im weiteren Verlauf der Beschreibung des Verfahrens wird für die einzelnen Materialkomponenten bereits der Begri f f erste Materialkomponente 12 und zweite Materialkomponente 14 verwendet , wobei dies streng genommen noch Vorstufen der späteren, im Magnetblech vorliegenden Materialkomponenten 12 und 14 sind . Bei der Darstellung gemäß Figur 7a handelt es sich somit bei den Materialkomponenten 12 und 14 um die getrockneten Pasten, die mittels einer Trocknungsvorrichtung von Lösungsmitteln befreit werden .

Gemäß Figur 7b erfolgt ein zweiter Schritt mittels des gleichen Schablonendruckverfahrens 30 , wobei auf dasselbe Substrat 28 , und zwar auf die bereits vorhandenen und getrockneten Materialkomponenten 12 und 14 , die die erste Materiallage 4 bilden, eine zweite Materiallage 6 mit demselben Layout 16 gedruckt wird . Es erfolgt ein weiterer Trocknungsprozess .

Die zweite Materiallage 6 unterscheidet sich von der ersten Materiallage 4 in hier nicht sichtbarer Form darin, dass die Schablone 26 und/oder das Substrat 28 um die Lotachse 34 auf das Substrat 28 um den Winkel a verdreht wurde .

Bevorzugt folgt zum Aufbau des Magnetbleches 2 bzw . dessen Grünkörper 36 noch eine Mehrzahl von weiteren, hier nicht dargestellten Materiallagen, die ebenfalls um einen weiteren Winkel a in ihrem Layout bezüglich der j eweiligen unteren Materiallage verdreht werden .

Hierbei kann zwischen die einzelnen Materiallagen Hil fsstof fe eingebracht werden . Hierzu kommen beispielsweise Bor, Lithium, Phosphor in Frage , die zu einem temporären Flüssigphasensintern im Grenzbereich beitragen und die anschließend durch Resorption in das Gefüge eingebaut werden . Dies führt zu einer verbesserten Anbindung der Materiallage zueinander nach dem Sinterprozess und verhindert ein etwaiges Delaminieren der Materiallagen . Diese Hil fsstof fe können beispielsweise durch ein Sprühverfahren nach dem Trocknen der j eweiligen Materiallagen aufgebracht werden .

Dieser so dargestellte Grünkörper 36 wird im Weiteren einem Sinterprozess zugeführt . Hierzu ist ein Sinterofen zweckmäßig, der häufig in Form eines Chargenofens ausgestaltet ist , in dem eine Viel zahl von zu sinternden Bauteilen eingebracht wird und bis auf eine Sintertemperatur aufgehei zt wird und im Weiteren wieder abgekühlt wird .

In Figur 7c ist j edoch eine vorteilhafte Ausgestaltung aufgezeigt , wobei die Grünkörper 36 über ein Förderband 52 in einen Durchlauf of en geführt werden, wobei sich dieser in zwei Teilbereiche unterteilt , in einen Entbinderungsof en 48 , wobei zunächst organische Bestandteile aus dem Grünkörper 36 thermisch zersetzt und entfernt werden, und in einen Sinterofen 50 , in dem der Grünkörper auf eine Sintertemperatur aufgehei zt wird, bei der Di f fusionsprozesse zwischen den einzelnen Partikeln der durch den Schablonendruck aufgebrachten Materialkomponenten stattfinden . Beim Verlassen des Sinterofens 50 werden die Bauteile als Magnetblech 2 bezeichnet . Diese haben dann die Ausgestaltungformen, wie sie beispielhaft in den Figuren 4 bis 6 dargestellt sind .