Die Erfindung betri f ft eine elektrische Maschine mit einem Rotor und/oder Stator, aufweisend einen Stapel weichmagnetischer Bleche , ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Maschine sowie eine Anlage mit einer elektrischen Maschine .

Es ist bekannt , elektrische Maschinen mit Rotoren und/oder Statoren aus zubilden, welche j eweils mit Stapeln weichmagnetischer Bleche gebildet sind .

Solche Stapel weichmagnetischer Bleche müssen aufwändig montiert und elektrisch isoliert werden, damit keine Wirbelströme oder Spannungsüberschläge beim Betrieb der Elektromotoren auf treten .

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte elektrische Maschine mit einem Rotor/Stator mit einem Stapel weichmagnetischer Bleche zu schaf fen, welche insbesondere schneller und kostengünstiger fertigbar ist und welche insbesondere auch mit neuartigen Fertigungsverfahren zur Herstellung der weichmagnetischen Bleche verbessert fertigbar ist .

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Anlage mit einer solchen elektrischen Maschine zu schaf fen .

Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einer elektrischen Maschine mit einem Rotor und/oder Stator, der einen Stapel weichmagnetischer Bleche aufweist , mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und mit einem Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine mit den in Anspruch 5 angegebenen Merkmalen sowie mit einer Anlage mit einer elektrischen Maschine mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst . Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Bezeichnung angegeben . Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist einen Rotor und/oder einen Stator auf , welcher j eweils einen Stapel weichmagnetischer Bleche aufweist . Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine weisen die weichmagnetischen Bleche j e eine erste und eine zweite , von der ersten abgewandte , Flachseite auf , wobei sich die Bleche von der ersten zur zweiten Flachseite verj üngen . Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine sind die weichmagnetischen Bleche des Stapels mit ihrer zweiten Flachseite in dieselbe Richtung orientiert angeordnet .

Bei der elektrischen Maschine ist die I solierung des Stapels weichmagnetischer Bleche vorteilhaft sehr leicht bewerkstelligbar . Denn infolge der sich verj üngenden Bleche des Stapels weichmagnetischer Bleche weist der Stapel in Stapelrichtung einen sägezahn- oder widerhakenförmigen Verlauf auf .

In einer Richtung entgegen derj enigen Richtung, in welcher sich die Bleche j eweils verj üngen, kann an dem Rand des Stapels entlang gleitend eine I solationsschicht wie insbesondere ein I solationspapier eingebracht werden .

Insbesondere bildet der Stapel einen Bestandteil eines Stators , welcher in eine Stapel fassung eingebracht und welche mittels einer I solationsschicht von dem Stapel elektrisch isoliert ist .

Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine lässt sich diese I solationsschicht folglich besonders leicht zwischen dem Stapel weichmagnetischer Bleche und der Stapel fassung einbringen, da die Bleche des Stapels aufgrund ihrer sich verj üngenden Form eine Vorzugsrichtung aus zeichnen, in welcher die I solationsschicht zwischen Stapel und Stapel fassung leichter einbringbar ist als in der entgegengesetzten Richtung .

Infolge der geometrischen Form der weichmagnetischen Bleche des Stapels der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist die I solationsschicht leicht in ihrer Position arretierbar, da die I solationsschicht entgegen dieser Vorzugsrichtung nur unter Überwindung eines großen Reibungswiederstandes zwischen Stapel und Stapel fassung entfernbar ist . Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist folglich eine elektrische Isolation leicht einbringbar .

Es versteht sich, dass mit „Blechen" im Sinne der vorliegenden Erfindung auch Druck- und/oder Sinterteile gemeint sein können . Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ließe sich der Begri f f „Blech" auch durch die Wendung „Materiallage oder Materiallagengefüge" ersetzen, wobei die Materiallage oder das Materiallagengefüge vorzugsweise ein Flachteil ist . D . h . der Begri f f „Blech" impli ziert vorliegend nicht notwendigerweise eine Herstellung des „Blechs" mittels Wal zens . Vorzugsweise ist ein solches „Blech" mittels Sinterns , vorteilhaft mittels Druckens und nachfolgenden Sinterns , gebildet .

Zweckmäßigerweise handelt es ich bei der I solationsschicht der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine um ein I solationspapier .

Besonders bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße elektrische Maschine eine Stapel fassung, welche zur Fassung des Stapels ausgebildet ist . Zweckmäßig umfasst die erfindungsgemäße elektrische Maschine zudem die I solationsschicht .

Bevorzugt sind bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine sämtliche Bleche des Stapels , vorzugsweise des Rotors und/oder des Stators , in dieselbe Richtung orientiert . Auf diese Weise lässt sich der gesamte Stapel weichmagnetischer Bleche elektrisch von einer Stapel fassung isolieren, sodass ein abschnittsweises Vorgehen entlang der Stapelrichtung des Stapels nicht erforderlich ist . Entsprechend ist die erfindungsgemäße elektrische Maschine besonders unaufwändig und kostengünstig fertigbar . Besonders bevorzugt sind bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine die weichmagnetischen Bleche Sieb- und/oder Schablonendruckteile und zweckmäßig zudem Sinterteile . Auf diese Weise lassen sich die weichmagnetischen Bleche besonders einfach in ihrer geometrischen Form ausbilden . Insbesondere als Sinterteile können die weichmagnetischen Bleche infolge einer Sinterschwindung leicht in ihre sich von der ersten zur zweiten Flachseite verj üngende Form gebracht werden .

Vorzugsweise verlaufen bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine die Bleche zwischen der ersten und der zweiten Flachseite , vorzugsweise vollumfänglich, schräg zu einer Normalen auf die erste und/oder zweite Flachseite . Bevorzugt weisen die weichmagnetischen Bleche also eine äußerlich, d . h . im Sinne eines einhüllenden geometrischen Körpers , eine kegelstumpf förmige Gestalt auf . Im Inneren können die weichmagnetischen Bleche eine zentrale Durchführung, etwa eine kreiszylindrische Durchführung, welche von erster zu zweiter Flachseite reicht aufweisen .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine werden die Bleche gefertigt , indem eine Metallpaste mittels Sieb- und/oder Schablonendrucks gedruckt und auf einer Sinterunterlage gesintert wird . Vorteilhaft kann die Sinterunterlage eine Sinterschwindung der Metallpaste geeignet beeinflussen und eine sich von erster zur zweiten Flachseite verj üngende Gestalt der weichmagnetischen Bleche bewirken .

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die Metallpaste mittels des Sieb- und/oder Schablonendrucks mit einer ersten, an einer Druckunterlage anliegenden Flachseite sowie einer zweiten, von der ersten Flachseite abgewandten, Flachseite derart abgeschieden, dass sich die Metallpaste von der ersten zur zweiten Flachseite verj üngt . Die geometrische Form der weichmagnetischen Bleche kann insbesondere mittels 3D-Drucks festgelegt werden . Geeigneterweise bildet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Druckunterlage die Sinterunterlage . In dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist folglich kein Lösen der Metallpaste von der Druckunterlage vor dem Sintern erforderlich . Somit kann eine hohe Haftreibung zwischen Metallpaste und Sinterunterlage und demzufolge auch eine große Beeinflussung der Sinterschwindung ermöglicht werden .

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird vorzugsweise die Metallpaste j eweils derart gesintert , dass der Sinterschwindungsverlauf auf eine Verj üngung der zweiten Flachseite hin optimiert wird .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt eine Sinterunterlage mit einer derartig hohen Haftreibung und/oder eine Metallpaste mit einer derart herabgesetzten Fließ fähigkeit herangezogen, dass die Sinterschwindung an der ersten Flachseite verschwindet oder minimiert wird .

Die erfindungsgemäße Anlage weist eine erfindungsgemäße elektrische Maschine wie oben beschrieben und/oder eine elektrische Maschine hergestellt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren wie oben beschrieben auf .

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiels näher erläutert .

Es zeigen :

Fig . 1 einen Stapel weichmagnetischer Bleche eines Stators einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine schematisch im Querschnitt sowie

Fig . 2 eine erfindungsgemäße Industrieanlage mit einem Antrieb mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit dem Stator mit dem Stapel weichmagnetischer Bleche gemäß Fig . 1 schematisch in einer Prinzip ski z ze . Der in Fig . 1 dargestellte Stapel 10 ist mit weichmagnetischen Blechen 20 gebildet und bildet einen Stator einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in Gestalt eines Elektromotors .

Die weichmagnetischen Bleche 20 des Stapels 10 sind mittels Sieb- und Schablonendrucks und nachfolgenden Sinterns einer Metallpaste weichmagnetischen Metalls , beispielsweise Reineisens , gefertigt und weisen j eweils äußerlich die Gestalt eines Kegelstumpfs mit einer kreis förmigen Grundfläche 30 auf . Zusätzlich sind die äußerlich kegelstumpf förmigen weichmagnetischen Bleche 20 mit einer zentralen Durchführung 35 versehen, in der ein Rotor der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine vorgesehen ist . Die weichmagnetischen und äußerlich kegelstumpf förmigen Bleche 20 verj üngen sich j eweils in einer Stapelrichtung 40 von der Grundfläche 30 zu einer einen im Vergleich zur Grundfläche 30 kleineren äußeren Durchmesser aufweisenden und zur Grundfläche 30 parallelen Stirnfläche 50 .

Die kegelstumpf förmige Gestalt der weichmagnetischen Bleche 20 ist mittels der Fertigung der weichmagnetischen Bleche 20 mittels Sieb- und Schablonendrucks und Sinterns realisiert : die weichmagnetischen Bleche 20 werden j eweils mittels einer Schablone mit einem kreisringförmigen Loch auf ein Substrat als kreis zylindrisches Grünteil mit einer inneren kreis zylindrischen Durchführung 35 gedruckt . Das Substrat ist j eweils mit derart hoher Oberflächenrauigkeit gebildet , dass das Grünteil an seiner Auflagefläche auf dem Substrat , welche die spätere Grundfläche 30 des späteren weichmagnetischen Blechs 20 bildet , einer auftretenden Sinterschwindung bei einem anschließenden Sintern des Grünteils nicht folgen kann . Das Grünteil wird nachfolgend gesintert . Folglich schwindet das Grünteil fern der Auflagefläche in einem stärkeren Ausmaß als an der Auflagefläche , an welcher die Sinterschwindung sogar vollständig aufgrund der Oberflächenrauigkeit verschwindet . Infolge der lokal entlang des Grünteils verschiedenen Sinterschwindung verringert sich eine Stirnfläche des Grünteils , welche die spätere Stirnfläche 50 des weichmagnetischen Blechs 20 bildet , gegenüber der Auflagefläche in ihrem äußeren Durchmesser, sodass das Grünteil beim Sintern eine äußere kegelstumpf förmige Gestalt gewinnt ( im inneren gewinnt die ursprünglich zylindrische Durchführung 35 ebenfalls eine kegelstumpf förmige Gestalt , dies ist in der Zeichnung nicht expli zit detailliert ) . Nach dem Sintern wird das gesinterte weichmagnetische Blech 20 vom Substrat gelöst und mit weiteren gleichartig gefertigten weichmagnetischen Blechen 20 mittels eines elektrisch isolierenden Klebers ( in den Figuren nicht gezeigt ) zum Stapel 10 verbunden . Dabei werden die weichmagnetischen Bleche 20 derart miteinander verbunden, dass die Grundflächen 30 der weichmagnetischen Bleche 20 j eweils in dieselbe Richtung (hier entgegengesetzt zur Stapelrichtung 40 ) weisen . Die Stirnflächen 50 der weichmagnetischen Bleche 20 des Stapels 10 weisen entsprechend in Stapelrichtung 40 .

Der Stapel 10 weichmagnetischer Bleche 20 ist in einer Stapel fassung 60 gehalten . Die Stapel fassung 60 ist von dem Stapel 10 mittels einer I solierung in Gestalt eines I solierpapiers 70 elektrisch isoliert . Das I solierpapier 70 kann entgegengesetzt zur Stapelrichtung 40 , d . h . in diej enige Richtung, in welche die Grundflächen 30 der weichmagnetischen Bleche 20 des Stapels 10 weisen, leicht zwischen Stapel 10 und Stapel fassung 60 eingeschoben werden .

Alternativ oder zusätzlich kann in weiteren, nicht eigens dargestellten Aus führungsbeispielen die äußerliche kegelstumpf förmige Gestalt bereits beim Druck der Grünteile der weichmagnetischen Bleche 20 vorgesehen werden, sodass eine Sinterung wie oben beschrieben die Ausbildung der kegelstumpf förmigen Gestalt lediglich verstärkt , aber nicht allein bedingt . Alternativ kann die äußere kegelstumpf förmige Gestalt auch ausschließlich durch einen 3D-Druck des Grünteils vorgegeben werden, sodass eine Oberflächenrauigkeit des Substrats wie oben beschrieben verzichtbar ist . Der Stapel 10 bildet mit dem I solierpapier 70 und der Stapelfassung 60 einen Stator 80 einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 100 aus . Dazu bilden die Durchführungen 35 der Bleche 20 in dem Stapel 10 eine zentrale , in Stapelrichtung 40 führende , zentrale Durchführung 35 aus . Im dargestellten Aus führungsbeispiel ist die Durchführung 35 j eweils beim Druck der weichmagnetischen Bleche 20 vorgesehen, indem die Bleche 20 als Kreisringe gedruckt werden . Alternativ kann die Durchführung 35 auch nachträglich subtraktiv vorgesehen werden, beispielsweise mittels Fräsens .

Zur Bildung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 100 wird in die Durchführung 35 des Stators 80 ein Rotor 110 eingebracht , der grundsätzlich gleichartig wie der Stator 80 gefertigt werden kann, mit Ausnahme der Durchführung 35 sowie der Stapel fassung 60 und des I solierpapieres 70 , welche für einen Rotor 100 verzichtbar sind . Der Stator 80 ist zur Bildung einer elektrischen Maschine 100 in an sich bekannter Weise ( in der Zeichnung nicht expli zit gezeigt ) mit Spulen und einer elektrischen Speisung der Spulen versehen .

Die elektrische Maschine 100 ist im gezeigten Aus führungsbeispiel ein Elektromotor und Teil eines Antriebs 120 einer Industrieanlage 130 , hier einer Fließbandanlage . In weiteren, nicht eigens dargestellten Aus führungsbeispielen ist die erfindungsgemäße elektrische Maschine ein Elektromotor und Teil eines Antriebs eines autonomen Lagerf ahrzeugs oder ein elektrischer Generator einer Energiewandler-Einrichtung einer Energiegewinnungsanlage , beispielsweise eines Stromgenerators eines Windrads .