Titel

Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets einer elektrischen Maschine

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets einer elektrischen Maschine.

Aus der EP 3 511 429 A1 sind ein Blechpaket und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Hierbei werden Blechlagen mit einer Beschichtung, die einen Massenanteil von mindestens 20 % an Aluminium und/oder Silizium enthält, beschichtet. Ferner erfolgt eine Wärmebehandlung des beschichteten Ausgangs-Blechpakets, um das Blechpaket herzustellen. Das hergestellte Blechpaket kann bei einer Ausgestaltung einen Siliziumgehalt entsprechend einem Massenanteil von mindestens 6,5 % aufweisen. Bei einer anderen Ausgestaltung kann ein Siliziumgehalt entsprechend einem Massenanteil von mehr als 4 % und weniger als 6,5 % realisiert werden.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass in den Blechlamellen des Blechpakets zielgerichtet lokal Flussbarrieren ausgebildet werden können. Dadurch wird ermöglicht, Stege eines Rotors so in den Materialeigenschaften zu verändern, dass diese magnetisch nicht-leitend werden und somit eine Flussbarriere bilden. Insbesondere können durch den gestapelten Aufbau des Blechpakts 3-dimensional geformte Flussbarrieren gebildet werden. Dies wird erfindungsgemäß erreicht mit den folgenden Verfahrensschritten:

In einem ersten Schritt 1a) werden Folienlamellen bereitgestellt, die jeweils eine Trägerfolie aus Aluminium und eine natürliche oder erzeugte Aluminiumoxidschicht umfassen und die jeweils auf zumindest einer Seite an Flussbarriereflächen jeweils mit einer ersten Folien-Beschichtung aus einer ersten Pulvermischung beschichtet werden, wobei die erste Pulvermischung einen Austenitstabilisator oder Eutektoidbildner, insbesondere Mangan und/oder Nickel und/oder Kobalt, einen elektrischen Isolatorstoff, insbesondere Aluminiumoxid oder Siliziumoxid (SiC>2), und ein Haftverbundmittel umfasst. Die erste Folien-Beschichtung erfolgt an den Stellen, die nach der anschließenden Wärmebehandlung als Flussbarrieren ausgebildet sein sollen.

In einem nachfolgenden zweiten Schritt 1b) werden Blechlamellen des Blechpakets bereitgestellt, die insbesondere elektrisch unisoliert sind, also keine Lackbeschichtung aufweisen.

In einem nachfolgenden dritten Schritt 1c) werden die Blechlamellen und Folienlamellen wechselweise gestapelt, wobei ein orientiertes Anordnen der Folienlamellen, insbesondere bezüglich der Drehlage, zu den Blechlamellen derart erfolgt, dass die Flussbarriereflächen der jeweiligen Folienlamelle jeweils an bestimmten Flussbarrierestellen der jeweiligen Blechlamelle mit der jeweiligen Blechlamelle unmittelbar in Kontakt kommen.

In einem nachfolgenden vierten Schritt 1 d) erfolgt ein Erwärmen, insbesondere Wärmebehandeln, des Stapels von Blechlamellen und Folienlamellen derart, dass

- der Austenitstabilisator aus der ersten Folien-Beschichtung der Folienlamellen jeweils an den Flussbarrierestellen ins Metall der jeweils kontaktierten Blechlamelle diffundiert unter Bildung einer Flussbarriere,

- das Aluminium aus den Trägerfolien der Folienlamellen ins Metall der jeweils benachbarten Blechlamelle diffundiert unter Auflösung der Trägerfolie. Dabei darf der Aluminiumgehalt zwischen Oberfläche und Kern der Blechlamellen abnehmen.

An den Flussbarrierestellen wird auf diese Weise eine nicht magnetisierbare Austenitphase gebildet. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die erste Pulvermischung zusätzlich einen elektrisch isolierenden Isolatorstoff, insbesondere Aluminiumoxid oder Siliziumoxid (SiO2), und/oder einen Legierungswerkstoff, insbesondere Silizium, umfasst, da auf diese Weise im Bereich der Flussbarriereflächen der jeweiligen Folienlamelle gleichzeitig eine Isolationsschicht zwischen den jeweils benachbarten Blechlamellen entsteht und/oder im Bereich der Flussbarriereflächen zusätzlich eine Auflegierung der jeweils benachbarten Blechlamellen erfolgt.

Auch vorteilhaft ist, wenn im Schritt 1a) die Folienlamellen jeweils auf einer mit der ersten Folien-Beschichtung beschichteten Seite an Isolationsflächen mit zumindest einer zweiten Folien-Beschichtung aus einer zweiten Pulvermischung beschichtet werden. Die zweite Pulvermischung weist jeweils einen elektrisch isolierenden Isolatorstoff, insbesondere Aluminiumoxid oder Siliziumoxid (SiO2), und ein Haftverbundmittel auf. Auf diese Weise wird das Erzeugen einer vollständigen Isolationsschicht zwischen benachbarten, insbesondere unisolierten, Blechlamellen vorbereitet.

Sehr vorteilhaft ist, wenn im Schritt 1 d) das Erwärmen derart erfolgt, dass der Isolatorstoff, insbesondere aus der ersten und/oder zweiten Folien-Beschichtung der Folienlamellen und/oder aus der Aluminiumoxidschicht, nach dem Erwärmen zwischen den Blechlamellen zurückbleibt unter Bildung jeweils einer Isolationsschicht zwischen benachbarten Blechlamellen, wobei die jeweilige Isolationsschicht im Bereich der Isolationsflächen und insbesondere im Bereich der Flussbarriereflächen bzw. der Flussbarrieren gebildet ist. Durch diese Art der Erzeugung einer Isolationsschicht zwischen benachbarten Blechlamellen wird die Nutzung der erzeugten Flussbarrieren im Blechpaket möglich.

Desweiteren vorteilhaft ist, wenn das Haftverbundmittel zum Anhaften der ersten oder zweiten Pulvermischung an der Trägerfolie der jeweiligen Folienlamelle vorgesehen ist und insbesondere ein Kleister und/oder ein Polysaccharid, insbesondere Xanthan und/oder Amylopektin, ist. Um eine sichere Anbindung des Pulvers an die Folienlamelle zu erreichen, können beispielsweise Pulvermischungen, die aus Aluminiumoxidpulver beziehungsweise aus Manganpulvern und Aluminiumoxidpulvern bestehen, mit Wasser und Xanthan gemischt werden. Zumindest eine Seite der Folienlamelle kann dann beispielsweise mittels einer Druckluftsprühpistole mit dieser Mischung beschichtet werden. Dabei kann durch eine entsprechende Schablone ein Teil der jeweiligen Blechlamelle entsprechend abgedeckt werden, so dass bei der Beschichtung mit der manganhaltigen Pulvermischung nur die Bereiche beschichtet werden, die später als Flussbarriere dienen sollen. Im Fall der nicht manganhaltigen Pulvermischung wird dann vorzugsweise eine Schablone verwendet, die nur die Bereiche der Flussbarrieren abdeckt. Bei einer anschließenden Trocknung verdampft das Wasser. Das in der Mischung verbleibende Xanthan sorgt dafür, dass die Pulver gut anhaften. Anschließend kann die andere Seite der Folienlamelle auf die gleiche Weise beschichtet werden.

Nach einem Ausführungsbeispiel entsprechen die Form und/oder Fläche der Folienlamellen der Form und/oder der Fläche der Blechlamellen. Die Folienlamellen können noch vor dem Stapeln zum Blechpaket auf die gleiche Form gestanzt werden wie die Blechlamellen. Bevorzugter Weise werden jedoch ungestanzte Folienlamellen und gestanzte Blechlamellen abwechselnd aufeinander zum Blechpaket gestapelt und nach Abschluss des Stapelns wird die überstehende Aluminiumfolie entfernt. Da die Aluminiumfolie sehr dünn ist, erfordert dies nur einen geringen Aufwand. Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann das Entfernen der überstehenden Folie auch entfallen, da diese bei der Wärmebehandlung dann schmilzt und abtropft.

Ferner vorteilhaft ist, wenn die erste Pulvermischung einen weiteren Stoff umfasst, der zum Bilden eines Eutektikums, insbesondere mit einer Schmelztemperatur < 1300°C, mit dem Austenitstabilisator geeignet ist. Zum Bilden des Eutektikums mit dem Austenitstabilisator ist insbesondere Zinn zum Bilden eines Eutektums mit Nickel vorgesehen, da Nickel mit Eisen kein Eutektikum bildet.

Ein Eutektoidbildner kann vorteilhafterweise die Austenitbildung aus der Flüssigphase bis zu so tiefen Temperaturen begünstigen, dass beim weiteren Abkühlen keine Zersetzung mehr in zwei Phasen erfolgt und dadurch der Austenit auch bei Raumtemperatur vorliegt. Der Eutektoidbildner basiert auf Kupfer und/oder Zink und/oder Kohlenstoff und/oder Stickstoff.

Der Austenitstabilisator diffundiert bei der Wärmebehandlung in das Eisen, so dass sich Austenit statt anderer Modifikationen, insbesondere statt Ferrit, bildet. Hierbei kann eine hohe Konzentration lokal vorgesehen sein, so dass der Austenitstabilisator gewissermaßen von insbesondere zwei Seiten der jeweiligen Blechlamelle bis in den Kern diffundiert. Durch den zusätzlichen Stoff zum Bilden eines Eutektikums kann in vorteilhafter Weise eine Absenkung des Schmelzpunktes von beispielsweise Mangan, Nickel oder Kobalt oder einem Gemisch aus diesen Austenitstabilisator erreicht werden. Denkbar ist es auch, dass nur die Eutektoidbildner Kupfer und/oder Zink und/oder Kohlenstoff und/oder Stickstoff zum Einsatz kommen, um die Bildung von Austenit herbeizuführen. Allerdings hat Kohlenstoff den Nachteil, dass er sehr diffusionsfreudig ist, während Stickstoff den Nachteil hat, dass er sehr diffusionsträge ist.

Es kann in vorteilhafter Weise eine mehrstufige Wärmebehandlung unter Wasserstoff vorgesehen sein. Vorteilhaft ist es, dass eine der Wärmebehandlung vorausgehende weitere Wärmebehandlung der Blechlamellen mit dem dazwischen angeordneten beschichteten Folienlamellen in einem Bereich von etwa 150°C bis etwa 500°C über etwa eine bis etwa zwei Stunden durchgeführt wird. Insbesondere kann dies bei 400°C erfolgen. In dieser ersten Stufe kann das Xanthan zu Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Methan zersetzt und so entfernt werden. In der nächsten Stufe, die in einem Bereich von 950°C bis 1250°C, vorzugsweise 1000°C bis 1100°C, für insbesondere ein bis 24 Stunden die Wärmebehandlung vorsieht, erfolgt die Diffusion des Austenitstabilisators, insbesondere des Mangans, und des Aluminiums in die Blechlamellen. Wenn der Austenitstabilisator und das Aluminium vollständig eindiffundiert sind, dann verbleibt zwischen den Blechlamellen der elektrisch isolierende Feststoff wie beispielsweise ein Aluminiumoxidpulver als elektrisch isolierende Schicht.

Bei einer möglichen Ausgestaltung ist insbesondere die kostengünstige Herstellung eines Blechpakets mit intrinsischen Flussbarrieren und sehr guter elektrischer Isolation zwischen den einzelnen Blechlamellen möglich. In vorteilhafter Weise kann hierbei durch den zumindest einen in die Blechlamellen diffundierten Austenitstabilisator die Ausbildung von lokalen intrinsischen Flussbarrieren in den Blechlamellen erreicht werden. Vorzugsweise erstrecken sich die lokalen intrinsischen Flussbarrieren hierbei jeweils über eine Dicke der jeweiligen Blechlamelle. Eine intrinsische Flussbarriere wird erzeugt, indem die jeweilige Blechlamelle lokal seine ferromagnetischen Eigenschaften und damit auch seine sehr hohe Permeabilität verliert oder diese zumindest wesentlich reduziert sind. Außerdem kann die elektrische Isolation zwischen den Blechlamellen zugleich sichergestellt werden.

Im Unterschied zu einer herkömmlichen Ausgestaltung, bei der Flussbarrieren durch Weglassen von Elektroblech realisiert werden, wozu beispielsweise Schlitze vorgesehen werden oder durch Einprägungen lokal eine Dicke reduziert wird, kann somit die mechanische Stabilität der Blechlamellen verbessert werden. Dies ermöglicht insbesondere eine größere Höchstdrehzahl und verbessert die Vibrationsbelastbarkeit des Blechpakets insbesondere im Hinblick auf den Rotor. Ferner kann in vorteilhafter Weise die Gestaltung eines magnetischen Flusskreises verbessert werden und insbesondere eine freiere Gestaltung ermöglicht werden, ohne dass hierfür ein erheblich höherer Herstellungsaufwand erforderlich wäre.

Somit kann durch den Austenitstabilisator in vorteilhafter Weise paramagnetisches Austenit ermöglicht und so die Bildung von ferromagnetischem und somit hoch permeablem Ferrit vermieden werden. In den Bereichen, in die der Austenitstabilisator eindiffundiert ist, ist das paramagnetische Austenit bis hin zur Raumtemperatur stabil.

Der pulverförmige Austenitstabilisator kann in vorteilhafter Weise Teil eines Pulvergemisches mit dem isolierenden Feststoff, insbesondere einem Siliziumdioxid, und gegebenenfalls weiteren Stoffen, insbesondere einem Silizium als Legierungswerkstoff, sein. Die beschichteten Aluminiumfolien werden vorzugsweise in Folienlamellen geschnitten, die so groß sind, dass jede einzelne Blechlamelle damit vollständig abdeckbar ist. Beim Stapeln der Blechlamellen für das Elektroblech eines Rotors beziehungsweise eines Stators wird vorzugsweise für jede auf den Stapel gelegte Blechlamelle ein Folienstück gelegt. Der dadurch gebildete Stapel besteht dann in vorteilhafter Weise abwechselnd aus aufeinander gestapelten Blechlamellen und Folienlamellen. Bei der anschließenden Wärmebehandlung wird entsprechend dem bereichsweisen Vorhandensein des Austenitstabilisators bzw. des Siliziums bzw. des Aluminiums der Aluminiumfolie ein Eindiffundieren erreicht, wobei das elektrisch isolierende Pulver als elektrisch isolierende Schicht zwischen benachbarten Blechlamellen verbleibt.

Bei einer möglichen Ausgestaltung kann die Aluminiumfolie mit mindestens zwei verschiedenen Pulvergemischen beschichtet werden, wobei beide Pulvergemische das Pulver eines anorganischen, elektrischen Isolators enthalten. Mindestens eines der Pulvergemische weist hierbei vorzugsweise zumindest einen Austenitstabilisator auf. Die beschichteten Aluminiumfolien können dann wechselweise mit Blechlamellen zum Blechpaket gestapelt werden. Anschließend erfolgt eine Wärmebehandlung, bei der die Diffusion des Aluminiums und des Austenitstabilisators in die Blechlamellen stattfindet. Das isolierende Pulver verbleibt dabei zwischen benachbarten Blechlamellen als elektrisch isolierende Schicht. Das Beschichten kann beispielsweise durch Sprühen, Bepinseln oder auch Drucken erfolgen.

Geeignete Stoffe für den Austenitstabilisator sind Stoffe, die die Bildung von Austenit beim Abkühlen von über 1200°C vorzugsweise stark bevorzugen. Weitere Anforderungen können sein, dass solch ein Austenitstabilisator gegenüber einer Wasserstoffatmosphäre stabil ist und bei mindestens 1200°C in das Eisen der Blechlamellen eindiffundiert. Besonders bevorzugt sind Mangan, Nickel und Kobalt, aber auch Kupfer, das ein Eutektoid bis hin zu so tiefen Temperaturen bildet, bei denen ein Zerfall des Austenits in andere Phasen nicht mehr möglich ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Austenitstabilisator zusammen mit einem weiteren Stoff aufgebracht wird, der hinsichtlich der Bildung von Ferrit oder Austenit neutral ist, aber mit dem Austenitstabilisator ein Eutektikum bildet, das insbesondere eine Schmelztemperatur von weniger als 1300°C besitzt. Solch ein weiterer Stoff kann allerdings auch ein Austenitstabilisator sein, der wenig wirksam ist.

Geeignete Stoffe für das elektrisch isolierende Pulver sind elektrisch isolierende Feststoffe, die vorzugsweise bis mindestens 1250°C in Wasseratmosphäre stabil sind und nicht schmelzen. In einer Wasserstoffatmosphäre erfolgt erst als 1300°C eine signifikante Reduktion von Aluminiumoxid um einen Massenanteil von maximal 20 %. Bei einer Wärmebehandlungstemperatur von 1250°C werden maximal 7 % des Aluminiumoxids reduziert. Auch Siliziumoxid (SiC>2) und Mullit (AI(4+2x)Si(2-2x)O( -x) wobei x =0,17 bis x=0,59) sind in stark reduzierender Wasseratmosphäre bis 1250°C stabil und schmelzen nicht, so dass diese ebenfalls als elektrisch isolierender Feststoff geeignet sind.

Eine Aluminiumfolie kann beispielsweise eine Foliendicke von 5 pm aufweisen und auf beiden Seiten entsprechend der gewünschten Flussbarrierengeometrie bei einer Ausgestaltung entweder mit einer Mischung aus Manganpulver und Aluminiumoxidpulvern oder nur mit Aluminiumoxidpulvern bedruckt werden. Das Manganpulver kann sich aus Mangan-Nanopulver mit einer Korngröße zwischen etwa 30 bis 50 nm und/oder einem Manganpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1 bis 5 pm zusammensetzen. Ein Aluminiumoxidpulver kann eine mittlere Korngröße von beispielsweise 3 pm oder auch 40 nm aufweisen. Je nach Anwendungsfall und Verfügbarkeit können allerdings auch andere Korngrößen für das Manganpulver beziehungsweise das Mangan-Nanopulver und das Aluminiumoxidpulver zum Einsatz kommen. Entsprechendes gilt für andere Stoffe.

Somit können auf kostengünstige Weise Blechpakete mit vorteilhaften Eigenschaften realisiert werden. Dies macht insbesondere die Realisierung von sehr leistungsfähigen Elektromotoren, die beispielsweise für Elektrofahrzeuge, Elektrofahrräder oder Hybridantriebe dienen, in wirtschaftlicher Weise möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Blechpakets vor einer Wärmebehandlung;

Fig. 2A eine Teilansicht des Blechpakets nach Fig.1 gemäß einem Detail II in Fig.1 ; Fig. 2B die Teilansicht des Blechpakets nach Fig.1 gemäß dem Detail II in Fig.1 nach der Wärmebehandlung;

Fig. 3 eine Teilansicht auf das Blechpaket entsprechend einer Blickrichtung III in Fig.2B;

Fig. 4A ein Phasendiagramm zur Erläuterung der Erfindung, wobei ein Diagramm für einen Austenitstabilisator dargestellt ist;

Fig. 4B ein Phasendiagramm zur Erläuterung der Erfindung, wobei ein Diagramm für einen Eutektoidbildner dargestellt ist; und

Fig. 4C ein Phasendiagramm zur Erläuterung der Erfindung, wobei ein Diagramm für einen Ferritbildner dargestellt ist.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig.1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blechpakets 1 vor einer Wärmebe-handlung.

Fig. 2A zeigt eine Teilansicht des Blechpakets nach Fig.1 gemäß einem Detail II in Fig.1 .

Fig. 2B die Teilansicht des Blechpakets nach Fig.1 gemäß dem Detail II in Fig.1 nach der Wärmebehandlung

Ein Blechpaket 1 umfasst eine Vielzahl von aufeinander gestapelten Blechlamellen 5, die auf einem Eisenwerkstoff basieren. Hierbei zeigt Fig. 1 einen Zustand des Blechpakets 1 vor einer Wärmebehandlung. Das Blechpaket 1 kann ein Blechpaket eines Rotors oder Stators der elektrischen Maschine sein. Das Blechpaket 1 ist zylinderförmig ausgebildet.

Fig. 2A und Fig.2B zeigen das Blechpaket 1 vor bzw. nach einer Wärmebehandlung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung in einer schematischen, auszugsweisen Darstellung.

Zur Herstellung des Blechpakets 1 werden erfindungsgemäß die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

In einem ersten Schritt 1a) werden Folienlamellen 4 bereitgestellt, die jeweils eine Trägerfolie 6 aus Aluminium, also eine Aluminiumfolie 6, und eine natürliche oder erzeugte Aluminiumoxidschicht 7 umfassen und die jeweils auf zumindest einer Seite 11 ,12 an Flussbarriereflächen 8 jeweils mit einer ersten Folien- Beschichtung 10 aus einer ersten Pulvermischung beschichtet werden, wobei die erste Pulvermischung einen Austenitstabilisator, insbesondere Mangan und/oder Nickel und/oder Kobalt, Aluminiumoxid und ein Haftverbundmittel umfasst.

In einem zweiten Schritt 1b) werden Blechlamellen 5 des Blechpakets 1, die insbesondere elektrisch unisoliert sind, bereitgestellt. Die Blechlamellen 5 sind aus Elektroblech hergestellt. Die Form und/oder die Fläche der Folienlamellen 4 kann der Form und/oder Fläche der Blechlamellen 5 entsprechen.

In einem dritten Schritt 1c) werden die Blechlamellen 5 und Folienlamellen 4 wechselweise gestapelt, wobei ein orientiertes Anordnen der Folienlamellen 4 zu den Blechlamellen 5 derart erfolgt, dass die Flussbarriereflächen 8 der jeweiligen Folienlamelle 4 jeweils an bestimmten Flussbarrierestellen 9 der jeweiligen Blechlamelle 5 mit der jeweiligen Blechlamelle 5 unmittelbar in Kontakt kommen.

In einem vierten Schritt 1 d) wird der Stapel von Blechlamellen 5 und Folienlamellen 4 erwärmt, beispielsweise mit einer Wärmebehandlung in einem Ofen. Die Erwärmung erfolgt erfindungsgemäß derart, dass

- der Austenitstabilisator aus der ersten Folien-Beschichtung 10 der Folienlamellen 4 jeweils an den Flussbarrierestellen 9 ins Metall der jeweils kontaktierten Blechlamelle 5 diffundiert unter Bildung einer Flussbarriere 15 in der Blechlamelle 5,

- das Aluminium aus den Trägerfolien 6 der Folienlamellen 4 mit einer bestimmten Tiefe ins Metall der jeweils benachbarten Blechlamelle 5 eindiffundiert unter Auflösung der Trägerfolie 6.

Die erste Pulvermischung kann zusätzlich einen elektrisch isolierenden Isolatorstoff, insbesondere Aluminiumoxid oder Siliziumoxid (SiO2), und/oder einen Legierungswerkstoff, insbesondere Silizium, umfassen.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass im Schritt 1a) die Folienlamellen 4 jeweils auf einer beschichteten Seite 11 ,12 jeweils zusätzlich an Isolationsflächen 16, in denen der magnetische Fluss erhalten werden soll, mit zumindest einer zweiten Folien-Beschichtung 20 aus einer zweiten Pulvermischung beschichtet werden, wobei die zweite Pulvermischung jeweils einen elektrisch isolierenden Isolatorstoff, insbesondere Aluminiumoxid oder Siliziumoxid (SiO2), und ein Haftverbundmittel aufweist. Das Erwärmen im Schritt 1d) erfolgt dann derart, dass der Isolatorstoff, insbesondere aus der ersten und/oder zweiten Folien- Beschichtung 20 der Folienlamellen 4 und/oder aus der Aluminiumoxidschicht 7, nach Abschluss des Erwärmens zwischen den Blechlamellen 5 zurückbleibt unter Bildung jeweils einer Isolationsschicht 32 zwischen benachbarten Blechlamellen 5, wobei die jeweilige Isolationsschicht 32 im Bereich der Isolationsflächen 16 und zusätzlich insbesondere im Bereich der Flussbarriereflächen 8 bzw. der Flussbarrieren 15 gebildet sein kann.

Das Haftverbundmittel der ersten und zweiten Pulvermischung dient dem Anhaften der ersten oder zweiten Pulvermischung an der Trägerfolie 6 der jeweiligen Folienlamelle 4 und kann beispielsweise ein Kleister und/oder ein Polysaccharid, insbesondere Xanthan, sein.

Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben:

Vor der Wärmebehandlung wird eine auf Aluminium basierendes Folienlamelle 4, die beispielsweise von einer Aluminiumfolie abgeschnitten werden kann, beim Stapeln der Blechlamellen 5 zwischen die Blechlamellen 5 eingefügt. Die Aluminiumfolie, aus der die Folienlamelle 4 stammt, ist beispielsweise mit einer natürlichen oder erzeugten Aluminiumoxidschicht 7 vorzugsweise beidseitig versehen oder beschichtet. Die Aluminiumoxidschicht 7 ist hierbei durchgehend ausgeführt. Ferner ist beidseitig zumindest eine erste Beschichtung 10 mit dem Austenitstabilisator vorgesehen, die nur teilweise aufgebracht ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Folienlamelle 4 Oberseiten 11, 12 auf, auf denen die ersten Beschichtungen 10 mit den Austenitstabilisator aufgebracht sind. Des Weiteren ist in Bereichen, in denen die erste Beschichtung 10 nicht aufgebracht ist, eine zweite Beschichtung 20 aufgebracht, die einen Legierungswerkstoff, der beispielsweise auf Silizium basiert, umfassen kann.

Zwischen benachbarten Blechlamellen 5 des Blechpakets 1 ist jeweils eine Folienlamelle 4 angeordnet, die zumindest eine Aluminiumoxidschicht 7 aufweist. Ferner ist eine erste Beschichtung 10 mit beispielsweise Mangan als Austenitstabilisator auf die Folienlamellen 4 aufgebracht. Dort, wo kein Mangan auf das jeweilige Folienstück 4 aufgebracht ist, kann die zweite Beschichtung 20 mit Silizium als Legierungswerkstoff aufgebracht sein.

Die jeweilige erste Folien-Beschichtung 10 ist so auf die Folienlamelle 4 aufgebracht, dass der Austenitstabilisator und/oder Eutektoidbildner und/oder Bildner eines Eutektikums mit dem Austenibildner durch die Anordnung der jeweiligen Folienlamelle 4 zwischen zwei der Blechlamellen 5 des Blechpakets 1 an den Flussbarrierestellen 9 der jeweiligen Blechlamelle 5 durch Wärmebehandlung in das Material der jeweiligen Blechlamelle 5 eindiffundieren kann.

Nach der Warmbehandlung kann sich in der Blechlamelle 5 eine Zone mit eindiffundiertem Mangan, eine Zone mit eindiffundiertem Silizium und Aluminium und eine zwischen den Blechlamellen 5 zurückgebliebene Aluminiumoxidschicht 32 ergeben.

Wie es in Fig. 2B veranschaulicht ist, verbleibt nach der Wärmebehandlung eine Isolationsschicht 32 zwischen den Blechlamellen 5. Die Isolationsschicht 32 ergibt sich hierbei aus den zwischen den Blechlamellen 5 zurückgebliebenen elektrisch isolierenden Feststoffen. Das Aluminium der Trägerfolie 6 der Folienlamelle 4 diffundiert zusammen mit dem Silizium in die Blechlamellen 5, wobei sich eine durchschnittliche Eindringtiefe an jeder der Blechlamellen 5 ergibt. Dadurch sind die Blechlamellen 5 zumindest oberflächennah mit einem legierten Eisenwerkstoff beziehungsweise einem höher legierten Eisenwerkstoff ausgebildet. Der Austenitstabilisator aus der ersten Beschichtung 10 diffundieren ebenfalls in die Blechlamellen 5, wobei eine Diffusion auch von (nicht dargestellten) weiteren Folienlamellen 4 gewissermaßen beidseitig erfolgt. Durch eine entsprechende Konzentration der Austenitstabilisatoren ergibt sich über die gesamte Dicke 33 der Blechlamellen 5 eine Flussbarriere 15 in der Blechlamelle 5 und eine Flussbarriere 14 in der benachbarten Blechlamelle 5.

Der Austenitstabilisator bzw. die Austenitstabilisatoren der ersten Beschichtung 10 basieren auf Mangan und/oder Nickel und/oder Kobalt und/oder Kupfer. Hierbei kann vorzugsweise ein weiterer Stoff verwendet werden, der ein Eutektikum bildet, um den Schmelzpunkt abzusenken, aber gleichzeitig die Austenitbildung unterstützt oder diese nur kaum beeinflusst. Diese Stoffe, insbesondere der elektrisch isolierende Feststoff und der Austenitstabilisator, sind vorzugsweise pulverförmig ausgebildet und werden mittels eines Klebstoffes, wie insbesondere mittels eines Haftverbundmittels und/oder mittels eines Polysaccharids, insbesondere Xanthan oder Amylopektin, auf die Oberseiten 11, 12 der Folienlamellen 4 aufgebracht. Hierbei ist nicht notwendigerweise eine Trennung in Einzelschichten, wie in Fig. 1 dargestellt, erforderlich. Dies bedeutet, dass einerseits der Legierungswerkstoff, insbesondere Silizium, auch mit dem elektrisch isolierenden Feststoff gemischt und dann mittels des Haftverbundmittels und/oder des Polysacchsarids teilweise auf die Oberseiten 11, 12 der Folienlamelle 4 aufgebracht werden kann. Andererseits kann der Austenitstabilisator mit dem elektrisch isolierenden Feststoff gemischt und auf den verbleibenden Teilen aufgebracht werden. Hierbei ist auch eine andere Reihenfolge möglich.

Fig.3 zeigt eine Teilansicht auf das Blechpaket entsprechend einer Blickrichtung III in Fig.2B

Der Austenitstabilisator wird so auf die Folienlamelle 4 aufgebracht, dass er an der jeweiligen Blechlamelle 5 an Flussbarrierestellen 9 Flussbarrieren 15 bildet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Flussbarrieren 15 in oder an Stegen 16 der Blechlamellen 5 ausgestaltet. Die Stege 16 sind beispielsweise durch Ausnehmungen 22 in der jeweiligen Blechlamelle 5 gebildet. Die Ausnehmungen 22 können beispielsweise nahe einem Umfang 21 des Blechpakets 1 liegen.

Somit können lokal Flussbarrieren 15 in den Blechlamellen 5 gebildet werden, die beispielsweise intrinsisch sind. Diese Flussbarrieren 15 ermöglichen wesentliche Verbesserungen der Ausgestaltung und Funktionsweise.

Anhand der Fig. 4A, 4B und 4C ist der Einfluss geeigneter Legierungselemente X auf die Größe des jeweiligen Austenitbereichs im jeweiligen Phasendiagramm von FeX veranschaulicht. Hierbei ist die Konzentration des jeweiligen Legierungselements X in Gew-% jeweils an der x-Achse angetragen, während die Temperatur T jeweils an der y-Achse angetragen ist.

Fig. 4A zeigt ein Phasendiagramm zur Erläuterung der Erfindung, wobei ein Diagramm für einen Austenitstabilisator dargestellt ist. Durch Mangan als Austenitstabilisator wird die Austenitphase (Gamma), wie im skizzierten Phasendiagramm dargestellt, mit zunehmender Konzentration von Mangan bei immer tieferen Temperaturen stabil. Im Diagramm ist als untere Temperaturgrenze Raumtemperatur dargestellt.

In Fig.4A ist ein beispielhafter erfindungsgemäßer Verlauf gemäß einer Linie Y eingezeichnet, der den Effekt der Austenitstabilisierung im Laufe der Wärmebehandlung veranschaulicht. Durch das Eindiffundieren des Austenitstabilisators in die jeweilige Blechlamelle 5 wird der Austenit der erwärmten Blechlamelle 5 so stabilisiert, dass bei Abkühlung der Blechlamelle 5 keine Umwandlung des Austenits wieder in Ferrit entsprechend dem Phasendiagramm erfolgt.

Fig. 4B zeigt ein Phasendiagramm zur Erläuterung der Erfindung, wobei ein Diagramm für einen Eutektoidbildner dargestellt ist.

Durch Kupfer als Eutektoidbildner wird die Austenitphase, wie im skizzierten Phasendiagramm dargestellt, mit zunehmender Konzentration von Kupfer bei tieferen Temperaturen stabil. Jedoch kann dadurch keine Stabilität bis hinunter zur Raumtemperatur erzielt werden. Vielmehr tritt bei einer bestimmten Kupferkonzentration ein Minimum für die Temperatur auf, bei der die Austenitphase noch stabil ist. Dieses Gebiet, in dem Austenit auch bei niedriger Temperatur deutlich unterhalb von A3 stabil ist, ermöglicht den Austenit beim Abkühlen quasi einzufrieren und so bei der weiteren Abkühlung bis zur Raumtemperatur zu bewahren. Danach nimmt die Temperatur, bis zu der die Austenitphase stabil ist, mit weiter zunehmender Konzentration an Kupfer zu. Dadurch wird es zunehmend erschwert, den Austenit bei Abkühlen quasi einzufrieren und dies letztendlich auch nicht mehr möglich. Eine weitere Steigerung der Kupferkonzentration führt zu der Konzentration, ab der die Bildung einer Austenitphase im Eisen nicht mehr möglich ist.

Fig. 4C zeigt ein Phasendiagramm zur Erläuterung der Erfindung, wobei ein Diagramm für einen Ferritbildner dargestellt ist.

Durch Ferritbildner wie Silizium oder Aluminium wird Ferrit (Alpha), wie im skizzierten Phasendiagramm dargestellt, die bei Raumtemperatur stabile Phase. Dies bedeutet, dass der Austenit nur bei gleichzeitigem Vorliegen einer niedrigen Konzentration des Ferritbildners und einer hohen Temperatur stabil ist. Daher kann der Austenit beim Abkühlen nicht einfrieren, da er sich bei noch hoher Temperatur in Ferrit umwandelt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.