Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gussteils in Form eines Elektromotor-Gehäuses. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Gussteilherstellanlage zum Herstellen eines Elektromotor-Gehäuses und einen Elektromotor, der ein einteiliges und/oder einstückiges, gegossenes Gehäuse oder Gehäuseteil aufweist, in dem ein Kühlkanal verläuft, der zumindest abschnittsweise nicht geradlinig verläuft.

Derartige Elektromotoren werden beispielsweise in Elektrofahrzeugen verwendet.

Um die unvermeidliche Abwärme abzuführen, ist im Gehäuse des Elektromotors zumindest ein Kühlkanal vorgesehen, durch den ein Kühlfluid, oft Wasser oder eine wässrige Lösung oder aber Öl, geleitet wird.

Es ist bekannt, dieses Gehäuse zweiteilig aus einem Innenteil und einem Außenteil herzustellen, das das Innenteil umgibt. In diesem Fall wird auf die Außenseite des In nenteils eine Nut aufgebracht, die mit der Innenseite des Außenteils zusammenwirkt und den Kühlkanal bildet. Nachteilig hieran ist, dass hohe Anforderungen an die Formhaltigkeit der beiden Gehäusehälften gestellt werden. Formhaltigkeit, Qualität und Art der Verbindung beider Bauteile sind maßgebend für die Dichtheit der Bau gruppe entscheidend. Anderenfalls kann es zu einer Leckage von Kühlmedium kommen, was die Betriebssicherheit des Motors gefährden kann.

Es ist zudem bekannt, eine Rohrleitung, die beispielsweise durch Hochdruck-Innen- umformen zwischen zwei Aluminiumblechen hergestellt wurde, zu umgießen. Damit diese Rohrleitung der mechanischen Belastung beim Umgießen, bei dem es sich in der Regel um ein Spritzgießen handelt, stand zu halten, enthält die Rohrleitung oft ein Stützmaterial, in der Regel Salz, das nachher ausgewaschen wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass der Wärmeübergang in das Kühlfluid in vielen Fällen nicht so hoch ist wie erwartet. Aus der EP 3 208 013 A1 ist ein Verfahren zum Gießen eines Bauteils mit einer kom plexen Geometrie bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Gießform eingesetzt, von der zumindest ein Formteil als verlorene Form aus Salz aufgebaut ist. Ein äußerer Teil der Gießform, durch den die äußere Geometrie des Bauteils festgelegt wird, oder ein innerer Teil der Gießform, die die innere Geometrie des Bauteils festlegt, ist aus zumindest zwei Segmenten zusammengesetzt. Auf diese Weise lassen sich auch komplexe Bauteile, wie beispielsweise eine Spule, mit einer glatten Oberfläche durch Gießen hersteilen,

Die EP 1 293 276 A2 beschreibt eine Vorrichtung zur Fierstellung eines Druckguss bauteils, das ein Einlegeteil aufweist, unter Verwendung eines Salzkerns. Das Einle- geteil stützt den Kern beim Gießen. Zwischen dem Einlegeteil und dem Kern besteht eine Verbindung, die dicht bezüglich des Gießmetalls ist.

In der EP 2 647 451 A1 ist ein Verfahren zum Fierstellen eines Salzkerns mittels Warmkammer-Druckguss beschrieben. Durch dieses Druckguss-Verfahren werden Anhaftungen der Salzschmelze an den Dosiereinrichtungskomponenten vermieden.

Aus der DE 10 2014 007 889 A1 ist ein Verfahren zur Fierstellung eines für den Ein satz beim Druckguss geeigneten Salzkörpers bekannt. Bei diesem Verfahren wird zunächst ein Modell für den Salzkörper aus einem Polymerschaum hergestellt.

Dieses Modell wird mithilfe eines Formstoffes in einen Formenkasten eingeformt und mit der Salzschmelze abgegossen. Dabei zersetzt sich der Polymerschaum.

Die DE 102012 022 331 A1 beschreibt ein Verfahren zur Fierstellung eines Salzkerns zur Verwendung im Aluminium-Druckguss. Dazu wird die entsprechende Salzmischung erhitzt, sodass eine halbfeste Salzpaste gebildet wird, die mittels eines Extruders in eine Kernform eingespritzt wird. Danach wird der Salzkern entformt.

Zum Herstellen des Elektromotors muss zudem ein Statorteil fest mit dem Gehäuse verbunden werden. Da der Wirkungsgrad des Elektromotors vom Luftspalt zwischen Rotor und Stator abhängt, müssen bei der Montage des Statorteils enge Toleranzen eingehalten werden, was aufwendig ist. Zudem muss sichergestellt sein, dass das Statorteil drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist. Das bedingt eine aufwändige Fertigung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu vermindern.

Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1.

Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch einen gattungs gemäßen Elektromotor, bei dem das Gehäuse oder das Gehäuseteil, das an den Kühlkanal angrenzt, vollständig aus identischem Gussmaterial hergestellt ist. In anderen Worten ist der Kühlkanal in radialer Richtung nicht vollständig von einem Material oder Körper begrenzt, das nicht beim Umgießen des Salzformteils ent standen oder erstarrt ist. Insbesondere ist der Kühlkanal nicht von einem Einlegeteil begrenzt. Vielmehr ist der Kühlkanal zumindest in eine radiale Richtung von dem gleichen Material begrenzt, aus dem der Rest des Gehäuses oder des Gehäuseteils besteht. Insbesondere ist das Gehäuse im Bereich des Kühlkanals fügestellenfrei. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse oder das Gehäuseteil vollständig aus identischem Gussmaterial hergestellt.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass das Statorteil auf einfache Weise mit dem Gehäuse verbunden werden kann. So kann in nur einem Spritzguss-Vorgang der Statorträger mit dem Elektromotor-Gehäuse verbunden und zugleich der Kühlkanal angelegt werden.

Vorteilhaft an der Erfindung ist zudem, dass die Wärme, die an einem Teil des Gehäuses eingeleitet wird, beispielsweise von einem Stator, durch thermische Leitung des Gussmaterials, also des Materials, aus dem das Gussteil gegossen wurde, bis zum Kühlkanal geleitet wird. Insbesondere muss dazu keine Übergangs stelle zwischen dem Gussmaterial und einem den Kanal umgebenden, eingegosse nen Einlegeteil überwunden werden.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass das Gehäuse oder das Gehäuseteil nicht durch Fügen zweier Teil-Gehäuse oder Teil-Gehäuseteile hergestellt werden muss, sondern meist in einem Gießvorgang hergestellt werden kann. Der Herstellungsvor gang ist daher in der Regel weniger komplex.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung umfasst die Metallschmelze vorzugswei se Aluminium, Zink, Magnesium oder eine Legierung zumindest einer dieser Metalle. Vereinfachend wird im Folgenden statt von der Metallschmelze auch von flüssigem Metall gesprochen. Die Metallschmelze kann nicht-metallische Bestandteile enthal ten, beispielsweise Fasern oder Partikel.

Unter einem Statorteil wird ein Bauteil verstanden, das beim Betrieb des Elektromo tors, der aus dem Elektromotor-Gehäuse hergestellt wird, als Stator dient. Insbesondere umfasst das Statorteil vorzugsweise zumindest eine Spule zum Erzeugen eines Magnetfelds.

Unter dem Gusskern wird ein Bauteil verstanden, das nicht der Stützkörper ist und in fester Form in die Spritzgussform eingelegt wird und sich beim Spritzgießen nicht vollständig auflöst. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gusskern ein Salzformteil. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der Gusskern ein mit Salz gefülltes Rohr.

Unter einem Salzformteil wird insbesondere ein dreidimensionales Objekt verstan den, das Salz, insbesondere eine Salzmischung, enthält oder daraus besteht und mittels Wasser so destabilisierbar ist, dass es aus dem Rohling entfernbar ist. Das Salzformteil kann auch als Salzkern bezeichnet werden. Das Salzformteil ist vorzugsweise zu zumindest 20 Gewichtsprozent, insbesondere zumindest 30 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt zu zumindest 50 Gewichtsprozenten, aus Salz oder einer Salzmischung aufgebaut. Das Salzformteil kann ein körniges Material enthalten, beispielsweise ein Granulat aus anorganischem Material, insbesondere Sand, das ist aber nicht notwendig.

Das Salzformteil ist meist spröde. Es wurde daher erwartet, dass dieses Salzbauteil keine hinreichend große Festigkeit hat, um im Druckguss umgossen und gehandhabt zu werden. Es hat sich jedoch überraschend herausgestellt, dass dies sehr wohl möglich ist, insbesondere, wenn ein Stützkörper verwendet wird. Unter dem Positionieren des Statorteils im Stützkörper-innenraum des Stützkörpers wird insbesondere verstanden, dass das Statorteil in radialer Richtung über zumin dest die Hälfte, insbesondere zumindest zwei Drittel, vorzugsweise zumindest das 0,9-fache, seiner Längserstreckung vom Stützkörper umgeben ist.

Insbesondere wird das Statorteil mit Kontakt zum Stützkörper positioniert. Vorzugs weise bilden das Statorteil und der Stützkörper eine Spielpassung oder eine Über gangspassung nach ISO 286 4.2010. Vorzugsweise beträgt ein Spalt zwischen dem Statorteil und dem Stützkörper zumindest 1/10 mm. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass das Statorteil relativ zum Stützkörper in zumindest eine radiale Richtung um zumindest einen Zehntelmillimeter bewegbar ist.

Das Positionieren ist beispielsweise ein Montieren oder Einbringen, insbesondere Einschieben.

Unter einem Elektromotor wird eine Vorrichtung verstanden, mittels der elektrische Energie in Bewegungs-Energie, insbesondere rotatorische Bewegungs-Energie, um gewandelt werden kann. Da ein Elektromotor grundsätzlich auch als Generator betrieben werden kann, wird unter einem Elektromotor im Sinne dieser Beschreibung auch ein Generator verstanden.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte des Entformens des Elektromotor- Gehäuses, das durch das Umgießen des Stützkörpers mit dem flüssigen Material entsteht.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des einbauen eines Rotors in einen Stator-Innenraum des Statorteils, sodass ein Elektromotor entsteht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Stützkörper so in einer Guss form angeordnet, dass der Innenraum des Stützkörpers gegen die Gussform abge dichtet ist. Bei der Gussform handelt es sich vorzugsweise um eine Spritzgussform. Die Spritzgussform besteht aus zumindest zwei Formteilen. Wenn die Spritzguss form, wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, genau zwei Form teile aufweist, werden diese Formteile auch Formhälften genannt. Vorzugsweise erfolgt das Umgießen so, dass kein flüssiges Metall in den Innen raum gelangt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Statorteil nicht mit flüssigem Metall in Kontakt kommt.

Unter dem Umgießen kann auch ein Angießen verstanden werden, das ist aber nicht notwendig. Das Umgießen kann auch kein Angießen sein.

Vorzugsweise wird der Gusskern so umgossen, dass er bis auf randständige Öffnungen vollständig vom Umguss umschlossen wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Umgießen bei einem Spritz druck, der so groß gewählt ist, dass der Stützkörper sich radial einwärts verformt. Insbesondere verformt sich der Stützkörper so, dass sich eine dreh feste Verbindung zwischen dem Statorteil und dem Stützkörper ausbildet.

Alternativ oder zusätzlich wird vorzugsweise der Spritzdruck und/oder ein Nach verdichtungsdruck so gewählt, dass sich die drehfeste Verbindung zwischen Statorteil und dem Umguss bildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Schließens der Gussform durch Bewegen von zumindest zwei Formteilen aufeinan der zu, nachdem der Stützkörper in der Gussform angeordnet wurde. Vorzugsweise wird beim Bewegen der zumindest zwei Formteile aufeinander zu der Stützkörper, insbesondere an seinen Stützkörper-Stirnseiten, gegen die Gussform abgedichtet. Auf diese Weise wird einfach sichergestellt, dass kein flüssiges Metall in den Innenraum des Stützkörpers gelangt.

Vorzugsweise wird das Statorteil in der Gussform fixiert. Hierunter ist zu verstehen, dass eine Bewegung des Statorteils relativ zur Gussform unterbunden wird. Das stellt sicher, dass alle Statorteile, die mit der Gussform hergestellt werden, relativ zur Gussform und damit relativ zum jeweils hergestellten Gehäuse stets in der gleichen Position relativ zur Kontur des Gehäuses sind. Das ermöglicht es, den Rotor mit einer sehr kleinen Lagetoleranz zu positionieren. Dies wiederum erlaubt es, den Rotor so zu fertigen, dass ein kleiner Luftspalt entsteht, was den Wirkungsgrad des Elektromotors erhöht. Beim Spritzgießen bewegt sich das Statorteil aufgrund der Fixierung nicht relativ zur Gussform. Deformiert sich der Stützkörper, so bewegt sich der Stützkörper lokal rela tiv zum Statorteil und damit zur Kontur des späteren Gehäuses, das Statorteil hingegen nicht.

Vorzugsweise hat das Statorteil eine solche radiale Festigkeit, dass der Stator-Innen- raum nach dem Entformen des Umgusses die gleichen Innenabmessungen hat wie nach dem Positionieren im Stützkörper und vor dem Umgießen. Unter dem Merkmal, dass der Stator-Innenraum die gleichen Innenabmessungen hat, ist insbesondere zu verstehen, dass sich ein lichter Durchmesser des Stator-Innenraums um höchstens 3/10, insbesondere höchstens 2/10 mm, verringert. Der lichte Durchmesser ist der Durchmesser desjenigen gedachten Zylinders maximalen Durchmessers, der keinen Punkt des Stator-Innenraums berührt.

Vorzugsweise wird das Statorteil so im Stützkörper-Innenraum positioniert, dass das Statorteil vor dem Umgießen keine Presspassung mit dem Stützkörper bildet. Insbesondere bildet das Statorteil eine Spielpassung oder eine Übergangspassung.

Vorzugsweise ist der Gusskern ein Salzformteil oder ein Rohr mit einem Salzkern. Das Rohr besteht vorzugsweise aus Metall, beispielsweise aus einer Aluminiumlegie rung, insbesondere einer Aluminium-Knetlegierung.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des Herauslösens des Salzformteils oder des Salzkerns, insbesondere mittels Wasser oder eines anderen Lösungsmit tels. Günstig ist es, wenn durch das Herauslösen des Salzformteils oder des Salz kerns ein Kanal entsteht. Der Kanal ist vorzugsweise ein Kühlkanal. Unter einem Kühlkanal wird ein Kanal verstanden, der mit einem Kühlfluid durchspülbar ist. Hierzu weist das Elektromotor-Gehäuse vorzugsweise zumindest zwei Kühlfluid-Anschlüsse auf, sodass Kühlfluid durch einen der Kühlfluid-Anschlüsse in den Kühlkanal einströmen und durch zumindest einen der Kühlfluid-Anschlüsse ausströmen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat das Statorteil auf seiner Statorteil- Außenseite einen Statorteil-Vorsprung und/oder einen Statorteil-Rücksprung und der Stützkörper besitzt auf seiner Stützkörper-Innenseite einen Stützkörper-Rücksprung, der mit dem Statorteil-Vorsprung eine formschlüssige Verbindung bildet, und/oder einen Stützkörper-Vorsprung, der eine formschlüssige Verbindung mit dem Statorteil- Rücksprung bildet. Selbst verständlich ist eine Vorsprung-Rücksprung-Paarung ausreichend.

Vorzugsweise hat das Statorteil alternativ oder zusätzlich auf zumindest einer seiner Statorteil-Stirnseiten einen Statorteil-Vorsprung und/oder einen Statorteil-Rück sprung, die jeweils mit einem Stützkörper-Rücksprung bzw. einem Stützkörper- Vorsprung eine formschlüssige Verbindung bilden.

Vorzugsweise wird das Umgießen so durchgeführt, dass das Salzformteil mit der Metallschmelze direkt in Kontakt kommt. Die Metallschmelze ist das Gussmaterial.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Umgießen um ein Druckgießen. Insbesondere erfolgt das Umgießen bei einem maximalen Druck von zumindest 15 MPa (150 bar). Dieser maximale Druck liegt vorzugsweise nicht ständig während des Umgießens an, sondern insbesondere nach erfolgter Formfüllung.

Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass das Metall im strengen Sinne flüssig ist. Maßgeblich ist lediglich, dass das Metall fließfähig ist. Auch pastöses oder teigiges Metall wird daher als flüssiges Metall betrachtet.

Günstig ist es, wenn der Gusskern, insbesondere das Salzformteil, zumindest abschnittsweise gekrümmt, insbesondere kreisabschnittförmig gekrümmt ist. Insbesondere kann das Salzformteil zumindest abschnittsweise spiralförmig ausgebildet sein.

Es hat sich herausgestellt, dass die Prozesssicherheit beim Herstellen des Gussteils erhöht werden kann, wenn der Gusskern, insbesondere das Salzformteil, - wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen - beim Einlegen in die Gussform, in der das Salzformteil umgossen wird, mittels eines Stützkörpers gestützt wird. Besonders günstig ist es, wenn der Gusskern, insbesondere das Salzformteil, beim Umgießen mittels eines Stützkörpers gestützt wird, was einen bevorzugten Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren darstellt.

Das Material des Stützkörpers ist vorzugsweise ein Metall, insbesondere Aluminium, Kupfer, Zink, Stahl oder eine Legierung eines der Metalle. Günstig ist es, wenn der Stützkörper ein stranggepresstes Bauteil ist.

Vorzugsweise besteht der Stützkörper aus einem Material, dessen Schmelzpunkt - vorzugsweise um zumindest 5 Kelvin, insbesondere um zumindest 10 Kelvin, beson ders bevorzugt zumindest 15 Kelvin - oberhalb der Temperatur liegt, mit der das Metall an den Stützkörper angegossen wird. Vorzugsweise besteht der Stützkörper aus einem Material, dessen Schmelzpunkt - vorzugsweise um zumindest 5 Kelvin, insbesondere um zumindest 10 Kelvin, besonders bevorzugt zumindest 15 Kelvin - oberhalb der Schmelztemperatur des Metalls liegt, mit dem der Stützkörper umgos sen wird.

Vorzugsweise besteht der Stützkörper aus einem Material, dessen Schmelzpunkt - vorzugsweise um zumindest 5 Kelvin, insbesondere um zumindest 10 Kelvin, besonders bevorzugt zumindest 15 Kelvin - oberhalb der Schmelztemperatur der Schmelze des Salzes oder der Salzmischung liegt.

Vorzugsweise ist das Einbringen ein Gießen von flüssigem Salz oder einer flüssigen Salzmischung in eine Salzformteil-Gussform ist.

Alternativ erfolgt das Einbringen von Salz oder der Salzmischung in die Salzformteil- Form mittels Kernschießen. Beim Kernschießen wird eine Mischung aus Salzpulver oder einer Salzpulvermischung, die vorzugsweise Wasserglas enthält, in die Salzformteil-Form unter Druck eingeblasen, sodass sich der Stützkörper ausbildet.

Vorzugsweise erfolgt das Stützen des Gusskerns, insbesondere des Salzformteils, beim Umgießen so, dass das Salzformteil beim Umgießen zumindest abschnittswei se am Stützkörper anliegt und/oder auf dem Stützkörper aufliegt. Wenn der Gusskern, insbesondere das Salzformteil, abschnittsweise spiralförmig ausgebildet ist, hat der Stützkörper vorzugsweise zumindest abschnittsweise eine zylinder mantelförmige Außenfläche, an der der Stützkörper anliegt. Auf diese Weise kann der Stützkörper radial einwärts wirkende Kräfte auf das Salzformteil aufnehmen. Radial einwärts bezieht sich auf die Längsachse der Zylinderachse des zylinderförmigen Abschnitts.

Das Umgießen erfolgt vorzugsweise so, dass die erstarrende Metallschmelze mit dem Stützkörper einen Stoff-, Kraft- und/oder Formschluss ausbildet. In anderen Worten ist das Umgießen des Salzformteils vorzugsweise zudem ein Angießen des Stützkörpers, insbesondere ein Angießen an einer Außenseite des Stützkörpers.

Günstig ist es, wenn der Stützkörper aus einem Material besteht, das zu zumindest 50 % aus Eisen besteht. Günstig ist es, insbesondere in diesem Fall, wenn der Stützkörper auf seiner Außenseite eine Beschichtung aufweist, vorzugsweise eine Nickelbeschichtung. Diese Beschichtung erleichtert das Ausbilden eines Stoffschlus ses zwischen dem Stützkörper und dem Umguss.

Günstig ist es, wenn das Verfahren den Schritt des Profilierens und/oder Aufrauens einer Außenoberfläche des Stützkörpers aufweist. Unter einem Aufrauen wird insbe sondere jede Bearbeitung verstanden, die den Mittenrauwert nach DIN EN ISO 4287:2010 um zumindest 1 pm, vorzugsweise zumindest 2 pm erhöht und/oder den Mittenrauwert zumindest verdoppelt, vorzugsweise zumindest verdreifacht.

Günstig ist es, wenn das Verfahren den Schritt des Profilierens und/oder Aufrauens einer Innenoberfläche des Stützkörpers aufweist.

Das Profilieren und/oder Aufrauen erfolgt vorzugsweise durch Laser-Oberflächenbe- arbeitung und/oder mittels spanender Fertigung, insbesondere durch Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide.

Vorzugsweise erfolgt das Umgießen in einer Gussform, insbesondere einer Spritz gussform. Günstig ist es, wenn die Gussform vor dem Umgießen evakuiert wird. Das ist aber nicht notwendig. Es ist auch möglich, dass das Umgießen beispielsweise an einer nicht-evakuierten Gussform erfolgt. Alternativ kann das Umgießen im Schwer kraftguss erfolgen. Die Gussform kann eine verlorene Gussform sein, in der Regel ist es aber günstiger, wenn es sich um eine wiederverwendbare Gussform handelt, insbesondere eine Metallgussform.

Vorzugsweise hat der Stützkörper zumindest abschnittsweise, insbesondere über mehr als 50% seiner Länge entlang einer Längsachse eines Innen-Schmiegezylin- ders, eine zylinderförmige oder kegelstumpfförmige Mantelfläche. Günstig ist es, wenn der Stützkörper zumindest abschnittsweise rohrförmig ist. Das Salzformteil umgibt den Stützkörper dann zumindest abschnittsweise spiralförmig.

Vorzugsweise entsteht durch das Herauslösen des Salzformteils aus dem Rohling ein Kühlkanal. Ein Kühlkanal ist insbesondere ein Kanal, der zum Kühlen des Guss teils, insbesondere des Gehäuses, insbesondere mittels Wasser, geeignet ist. Dazu ist der Kühlkanal insbesondere durchgängig, das heißt, dass er von einem Kühlfluid von einem Einlass zu einem Auslass kontinuierlich durchfließbar ist. Vorzugsweise ist der Kühlkanal so ausgebildet, dass eine Projektion des Kühlkanals auf die Innen oberfläche des Stützkörpers zumindest ein Zehntel, insbesondere zumindest ein Achtel, bevorzugt zumindest ein Sechstel, besonders bevorzugt zumindest ein Viertel, der Innenoberfläche beträgt. Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise das Salzformteil so ausgebildet, dass eine Projektion des Salzformteils auf die Innen oberfläche des Stützkörpers zumindest ein Zehntel, insbesondere zumindest ein Achtel, bevorzugt zumindest ein Sechstel, besonders bevorzugt zumindest ein Viertel, der Innenoberfläche beträgt.

Der Salzanteil des Salzformteils besteht vorzugsweise aus einer Salzmischung, die zumindest zwei unterschiedliche Salze enthält. Günstig ist es, wenn zumindest eines der Salze ein Chlorid ist, insbesondere ein Alkalimetallchlorid. Das andere Salz ist vorzugsweise ein Carbonat, beispielsweise ein Erdalkalicarbonat, oder ein Sulfat. Besonders günstig ist es, wenn der Salzanteil des Salzformteils zu zumindest 60%, insbesondere zumindest 80%, aus Alkalimetallchlorid, insbesondere Kaliumchlorid, und Natriumkarbonat besteht. Besonders günstig ist es, wenn der Salzanteil des Salzformteils zu zumindest 60%, insbesondere zumindest 80%, aus Natriumchlorid besteht. Günstig ist es, wenn die Salzmischung so gewählt ist, dass eine Biegefestigkeit eines Probekörpers, der aus der Salzmischung gegossen wurde und die Abmessungen 45 cm x 4 cm x 3 cm hat, in einem Dreipunktbiegeversuch nach DIN EN 843-1 zumindest 10 MPa beträgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte (i) Einbringen von Salz oder einer Salzmischung in eine Salzformteil-Form, die einen Stützkörper umgibt, wobei das, insbesondere flüssige, Salz oder die, insbesondere flüssige, Salzmischung in Kontakt mit dem Stützkörper kommt, sodass das Salzform teil am Stützkörper mit Kontakt anliegt und (ii) gemeinsames Entformen des Stütz körpers und des am Stützkörper mit Kontakt anliegenden, insbesondere mit dem Stützkörper verbundenen, Salzformteils.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des Anordnens des Salzformteils und des Stützkörpers in der Gussform, wobei das Salzformteil bis zum Anordnen in der Gussform nicht vom Stützkörper getrennt wird. Auf diese Weise ist das Salzform teil vor Beschädigungen, insbesondere einem Bruch, gut geschützt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einbringen von Salz oder einer Salzmischung in die Salzformteil-Form ein Kernschießen von Salz oder der Salzmischung in eine Kernschießform. Es ist dabei vorteilhaft, wenn das Salz oder die Salzmischung Wasserglas enthält.

Ein unabhängiger Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Gussteils, insbesondere eines Gehäuses, beispielsweise eines Elektromotor-Gehäuses, mit den Schritten (a) Herstellen eines Salzformteils, das die folgenden Schritte umfasst: (i) Einbringen von Salz oder einer Salzmischung in eine Salzformteil-Form, die einen Stützkörper umgibt, wobei das flüssige Salz oder die flüssige Salzmischung in Kontakt mit einem Stützkörper kommt, und (ii) Entformen des Salzformteils, (b) Umgießen des Salzformteils mit Metall, insbesondere Alumini um, sodass ein Rohling entsteht, (i) wobei das Salzformteil beim Umgießen mittels eines Stützkörpers gestützt wird und (ii) der Stützkörper durch das Angießen mit Metall fest mit einem Umguss aus dem erstarrten Metall verbunden ist, und (c) He rauslösen des Salzformteils aus dem Rohling, sodass das Gussteil entsteht. In dieser Beschreibung genannte bevorzugte Ausführungsformen gelten alle für Aspekte der Erfindung.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des Herstellens des Salzformteils durch Gießen, insbesondere Schwerkraftguss, Niederdruckguss oder auch in einem speziellen Druckgießverfahren. Beispielsweise umfasst das Verfahren die Schritte

(a) Herstellen einer Salzformteil-Gussform, insbesondere einer Dauergussform,

(b) Gießen von flüssigem Salz oder einer flüssigen Salzmischung in die Salzformteil- Gussform und (c) Entformen des Salzformteils.

Alternativ ist es auch möglich, dass das Salzformteil durch eine andere Gussart her gestellt wird, beispielsweise Niederdruck-Kokillenguss, Druckguss nach dem Warmkammerverfahren oder mittels verlorener Form.

Die Salzformteil-Gussform enthält eine Negativstruktur des Salzformteils und umgibt den Stützkörper. Die Negativstruktur grenzt dann an den Stützkörper an, sodass das flüssige Salz oder die flüssige Salzmischung in Kontakt mit dem Stützkörper kommt. Dadurch grenzt im späteren Gussteil der Kanal direkt an den Stützkörper an. Das bewirkt einen kleinen Wärmeübergangswiderstand in den Kanal bzw. in das Fluid im Kanal.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt eines Positionierens eines Stator teils relativ zum Stützkörper. Das ist insbesondere ein Montieren des Statorteils am Stützkörper. Günstig ist es, wenn danach der Stützkörper mit dem flüssigen Metall umgossen wird, sodass sich eine drehfeste Verbindung zwischen dem Statorteil und einem Umguss, der durch das Erstarren des flüssigen Metalls entsteht, ausbildet.

Der Umguss ist diejenige Metallstruktur, die entsteht, wenn das flüssige Metall erstarrt.

Unter dem Statorteil wird entweder ein Bestandteil eines Stators eines Elektromotors oder der Stator selbst verstanden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Gussform mit Einfallkern ver wendet. Der Einfallkern kommt vorzugsweise zum Einsatz, wenn kein Stator im Stützrohr montiert ist, oder um Bereiche abzustützen, in denen kein Teil das Stators am Rohr innen anliegt. Günstig ist es, wenn der Einfallkern den Stützkörper von innen stützt. So wird der Stützkörper gegen Deformation durch den Spritzdruck geschützt. Unter einem Einfallkern, der auch Faltkern genannt werden kann, wird ein Kern verstanden, der in einen ersten, expandierten Zustand, in dem der Faltkern von innen am Stützkörper anliegt, und in einen kollabierten Zustand, in dem der Faltkern nicht von innen am Stützkörper anliegt und aus dem Stützkörper entnommen werden kann, bringbar ist.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte des Einbringens eines Rotors in das Gehäuse, insbesondere so, dass der Stützkörper den Rotor in radialer Richtung (teilweise oder vollständig) umgibt. In anderen Worten wird der Rotor vorzugsweise so positioniert, dass er zumindest abschnittsweise in radialer Richtung vom Stütz körper umgeben wird.

Das Verfahren umfasst vorzugsweise zudem den Schritt des Verbindens des Kanals mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss. Der erste Anschluss und der zweite Anschluss sind am Gussteil ausgebildet, vorzugsweise außen am Guss teil. Das Verbinden erfolgt vorzugsweise so, dass ein Fluid, insbesondere eine Flüs sigkeit, beispielsweise Wasser, durch den ersten Anschluss in den Kanal leitbar ist und mittels des zweiten Anschlusses wieder aus dem Kanal herausleitbar ist. Auf diese Weise kann der Kanal als Kühlkanal genutzt werden. Insbesondere wird so ein flüssigkeitsgekühlter Elektromotor oder Generator erhalten.

Günstig ist es zudem, wenn zudem der zumindest eine elektrische Leiter des Stators mit einem Anschluss auf der Außenseite des Gussteils kontaktiert wird. Vorzugswei se umfasst das Verfahren zudem den Schritt des Fertigstellens des Elektromotors.

Bei dem Elektromotor kann es sich um einen Synchronmotor, einen Asynchronmotor oder eine Reluktanzmotor oder eine Kombination aus Synchron- und Reluktanzmotor handeln.

Günstig ist es, wenn der Kühlkanal des erfindungsgemäßen Elektromotors oder Ge nerators nicht durch ein eingegossenes Rohr begrenzt wird. Nach dem Herauslösen des Salzformteils ist der Kühlkanal dann vollständig fluidgefüllt, insbesondere gas gefüllt. Günstig ist es, wenn der Kanal einen nicht-runden Querschnitt hat. Unter einem nicht-runden Querschnitt wird insbesondere verstanden, dass eine maximale Abwei chung des Querschnitts vom Innenkreis, also dem Kreis maximalen Durchmessers, der innerhalb des Querschnitts angeordnet ist, zumindest 5%, insbesondere zumin dest 10%, des Innenkreisdurchmessers beträgt. Günstig ist es, wenn der Kanal über zumindest 50% seiner Längserstreckung einen nicht-runden Querschnitt hat. Ins besondere ist der Querschnitt vorzugsweise eckig, beispielsweise rechteckig.

Alternativ oder zusätzlich ist es günstig, wenn der Kanal einen flachen Querschnitt hat. Unter einem flachen Querschnitt wird verstanden, dass eine maximale Ausdeh nung des Querschnitts, die in eine so definierte erste Raumrichtung verläuft, zumin dest das 1,5-fache, insbesondere zumindest dem Doppelten der Ausdehnung senkrecht dazu entspricht.

Alternativ oder zusätzlich ist es günstig, wenn der Querschnitt eine Randlänge hat, die zumindest 10%, insbesondere zumindest 20%, größer ist als die Randlänge eines Querschnitts eines flächeninhaltsgleichen Kreises. Auf diese Weise wird der Wärmeübergang aus dem Gussteil in das Fluid im Kanal verbessert. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass der Querschnitt zumindest einen konkaven Abschnitt besitzt. Dies führt ebenfalls zu einer Oberflächenvergrößerung.

Erfindungsgemäßen ist zudem eine Gussteilherstellanlage zum Herstellen eines Gehäuses, mit (a) einer Salzformteil-Herstellmaschine zum Herstellen eines Salz formteils, die (i) eine Salzformteil-Form und (ii) eine Einbringvorrichtung, die ausge bildet ist zum Umgeben eines Stützkörpers und zum Einbringen von Salz oder einer Salzmischung in die Salzformteil-Form, sodass das flüssige Salz oder die flüssige Salzmischung in Kontakt mit einem Stützkörper kommt, und (iii) einer Entformvorrich- tung zum Entformen des Salzformteils, sodass ein Vor-Rohling entsteht, aufweist,

(b) einer Spritzgussmaschine zum Umspritzen des Salzformteils mit Metall, sodass ein Rohling entsteht, und (c) einer Salzformteilentfernvorrichtung zum Herauslösen des Salzformteils, sodass das Gehäuse entsteht. Vorzugsweise besitzt die Gussteilherstellanlage eine erste Handhabungsvorrichtung zum Bewegen des Vor-Rohlings zur Spritzgussmaschine und/oder eine Handha bungsvorrichtung zum Bewegen des Rohlings zur Salzformteilentfernvorrichtung.

Die Handhabungsvorrichtungen sind beispielsweise Roboter.

Günstig ist es, wenn die Spritzgussmaschine eine Spritzgussform aufweist, die beim Betrieb den Stützkörper umgibt. Vorzugsweise besitzt die Salzformteil-Herstellma- schine eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Stützkörpers. Auf diese Weise können, was eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, Stützkörper aus einem Material verwendet werden, deren Schmelzpunkt nicht oberhalb der Temperatur des flüssigen Salzes oder der flüssigen Salzmischung liegt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1a ein erfindungsgemäßes Gussteil, das mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde, in einer perspektivischen Ansicht,

Figur 1 b eine perspektivische Ansicht eines Salzformteils, das im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird,

Figur 2a eine Draufsicht auf das Salzformteil gemäß Figur 1 b, das in einer

Spritzgussform angeordnet ist und einen rechteckigen Querschnitt hat,

Figur 2b ein Querschnitt durch ein fertiges Gussteil gemäß einer alternativen

Ausführungsform, bei dem der Kühlkanal einen runden Querschnitt hat,

Figur 3a einen Querschnitt durch einen Kanal eines erfindungsgemäßen Guss teils für einen erfindungsgemäßen Elektromotors und

Figur 3b einen Querschnitt durch einen Kanal eines erfindungsgemäßen Guss teils für einen erfindungsgemäßen Elektromotors gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die

Figuren 4a bis 4f zeigen schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 1a zeigt eine perspektivische Ansicht eines fertigen Gussteils 10, das im vorlie genden Fall ein Gehäuse eines Elektromotors ist. Das Gussteil 10 hat einen ersten Anschluss 12.1 und einen zweiten Anschluss 12.2, die mit einem in Figur 2b gezeig ten Kanal 14, der im vorliegenden Fall ein Kühlkanal ist, im Inneren des Gussteils 10 verbunden sind. Das Gussteil 10 kann, wie im vorliegenden Fall gezeigt, einen Mon tageflansch 16 zum Montieren an anderen Bestandteilen aufweisen. Figur 1b zeigt ein Salzformteil 18 in einer schematisch eingezeichneten Salzformteil- Form 19, hier in Form einer Salzformteil-Gussform 20. Alternativ kann die Salzform- teil-Form 19 auch eine Kernschießform sein, in die Salz oder eine Salzmischung, die vorzugsweise Wasserglas enthält, eingeschossen wird.

Das Salzformteil 18 wird hier durch Niederdruck-Kokillenguss hergestellt und besteht aus der folgenden Salzmischung: 62 ± 5% Na2C03 und 38+5% KCl, insbesondere 62 ± 3% Na2C03 und 38 ± 3% KCl. Alternativ kann beispielsweise auch eine Salzmi schung aus 52,95 ± 5% Na2C03 und 47,05 ± 5% KCl, insbesondere 52,95 ± 3% Na2C03 und 47,05 ± 3% KCl gute Ergebnisse zeigen. Alle Prozentangaben sind in Gewichtsprozent.

Das Fierstellen des Salzformteils 18 mittels Niederdruck-Kokillengusses erfolgt dadurch, dass zunächst eine, beispielsweise zweiteilige, Salzformteil-Gussform 20, insbesondere eine Kokillengussform, hergestellt wird. Die Die Kokillengussform ist vorzugsweise aus Warmarbeitsstahl hergestellt.

Die Salzformteil-Gussform 20 wird um einen Stützkörper 22 aufgebaut. Nach dem Fierstellen der Kokillengussform 20 wird flüssiges Salz in die Kokillengussform 20 eingegossen.

Auf dem Stützkörper 22 ist das Salzformteil 18 hinreichend sicher gestützt, sodass es bewegt werden kann. Das Salzformteil 18 wird danach in eine Gussform 24 (siehe Figur 2a) transferiert, insbesondere in eine Spritzgussform. Die Spritzgussform ist vorzugsweise zweiteilig ausgebildet. Nach dem Schließen der Spritzgussform wird flüssiges Metall, im vorliegenden Fall eine Aluminiumlegierung, insbesondere eine untereutektische bis eutektische Aluminium-Silizium-Gusslegierung, in die Gussform eingebracht und erstarrt.

Figur 2a zeigt schematisch die Gussform 24 mit dem eingelegten Salzformteil 18 auf dem Stützkörper 22. Schematisch ist ein Faltkern 23 eingezeichnet, der den Stütz körper gegen ein Zusammendrücken sichert. In der Ausführungsform gemäß Figur 2a hat der Stützkörper einen runden Querschnitt, was unabhängig von anderen Merkmalen der Ausführungsform eine bevorzugte Ausführungsform darstellt. Figur 2b zeigt einen Querschnitt durch ein fertiges Gussteil 10, das mittels eines Salzformteils hergestellt wurde, das einen runden Querschnitt hatte. Es ist zu erkennen, dass der Stützkörper 22 durch das Angießen mit Metall fest mit einem Umguss 26 verbunden ist. Da der Stützkörper 22 vorzugsweise kein Gussteil ist, sondern beispielsweise stranggepresst wurde, ist er vorzugsweise lunkerfrei, sodass der Kanal 14, der im vorliegen Fall als Kühlkanal dient, sicher dicht relativ zu einem Innenraum 28 ist.

Im Innenraum 28 wurde in einem nachfolgenden Montageschritt ein Stator 30 mon tiert, der Elektromagnete trägt. Der Stator 30 ist drehfest mit dem Stützkörper 22 ver bunden.

Besonders günstig ist es - ganz allgemein und unabhängig von den ansonsten in Bezug auf das vorliegende Ausführungsbeispiel beschriebenen Merkmalen - wenn der Stator 30 bereits vor dem Einlegen des Stützkörpers 22 und dem Salzformteil 18 in die Gussform 24 am Stützkörper 22 angeordnet wurde. Beispielsweise kann der Stator 30 so relativ zum Stützkörper 22 angeordnet werden, dass der Stator 30 vor dem Eingießen relativ zum Stützkörper 22 bewegbar ist und dass der Stator 30 durch das Umgießen des Stützkörpers 22 drehfest mit dem Stützkörper 22 verbunden wird.

Der Stator 30 steht im thermischen Kontakt mit dem Stützkörper 22. Der Stützkörper 22 besteht im vorliegenden Fall aus einer Aluminium-Knetlegierung. Der Umguss 26 besteht aus einer Aluminiumlegierung-Gusslegierung. Der Stützkörper 22 und der Umguss können aber auch aus der gleichen Aluminiumlegierung bestehen.

Danach wird ein Rotor 32 montiert, sodass ein Elektromotor 34 erhalten wird.

Figur 3a zeigt einen Querschnitt durch den Kanal 14. Es ist zu erkennen, dass der Kanal 14 einen nicht-runden Querschnitt haben kann. Im in Figur 4a gezeigten Fall ist der Querschnitt rechteckig.

Figur 3b zeigt einen weiteren möglichen Querschnitt des Kanals 14, der flach ausge bildet ist. Dabei ist eine erste Ausdehnung (ai) in eine erste Richtung, die als x-Rich- tung bezeichnet werden kann, mehr als 1 ,5, im vorliegenden Fall mehr als doppelt so groß wie eine zweite Ausdehnung a2 senkrecht zur X-Richtung, diese Richtung kann als Y-Richtung bezeichnet werden. Die erste Ausdehnung ai ist deutlich größer als ein Innenkreisdurchmesser Di eines Innenkreises I des Querschnitts. Der Innenkreis I berührt einen Rand R des Kanals 14, schneidet ihn aber nicht.

Figur 2a zeigt zudem mit einer Strichpunktlinie schematisch eine Innenoberfläche 36 des Innen-Ausgleichszylinders. Der Innen-Ausgleichszylinder ist der gedachte Zylin der, der die Innenfläche des Stützkörpers 22 mit minimaler Quadratsumme der Ab weichungen beschreibt. Eine Projektion des Salzformteils 18 auf die Innenoberfläche 36 ist ebenfalls mit einer Strichpunktlinie gezeichnet. Die Fläche der Projektion des Salzformteils auf die Innenoberfläche beträgt zumindest ein Zehntel, insbesondere zumindest ein Achtel, bevorzugt zumindest ein Sechstel, besonders bevorzugt zu mindest ein Viertel, der Innenoberfläche. Auf diese Weise wird eine gute Kühlwirkung erreicht.

Die Figuren 4a bis 4d zeigen den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Wie in Figur 4 a gezeigt, wird zunächst ein Statorteil in Form des Stators 30, der zumin dest einen Elektromagneten 40 aufweist, im Stützkörper 22, der rohrförmig sein kann, positioniert. Es ist zu erkennen, dass der Stator 30 mit Spiel in den Stützkörper 22 eingebracht werden kann.

Danach oder davor wird ein Gusskern 42, bei dem es sich um ein gefülltes Rohr 44 mit einem Salzkern 46 handeln kann, am Stützkörper 22 angeordnet. Das erfolgt beispielsweise wie oben zu Figur 1b beschrieben durch Angießen des Stützkörpers 22 oder durch Kernschießen.

Figur 4b zeigt die Situation, in der der Stützkörper 22, der Gusskern 42 und das Sta torteil 30 in einem Innenraum 28 einer Gussform 24, bei der es sich um eine Spritz gussform handeln kann, angeordnet sind. Die Gussform 24 besitzt eine erste Form hälfte 47.1 und eine zweite Formhälfte 47.2.

Wird die zweite Formhälfte 47.2 wie durch den Pfeil P angedeutet auf die erste Formhälfte 47.1 zu bewegt, so kommt eine erste Stützkörper-Stirnseite 48.1, die auch Stirnfläche genannt werden könnte, in Kontakt mit der zweiten Formhälfte. Dadurch wird der Innenraum 28 von einem Füllbereich 50 dicht getrennt. Diese Situation ist in Figur 4c gezeigt. Figur 4d zeigt den nachfolgenden Schritt, bei dem flüssiges Metall unter einem Spritzdruck ps in den Füllbereich 50 eingedrückt wird. Der Spritzdruck ps ist beispielsweise so groß gewählt, dass der Stützkörper 22 sich radial einwärts verformt. Dadurch wird der Stützkörper 22 drehfest mit dem Statorteil 30 verbunden. Es ist auch möglich, den Spritzdruck so zu wählen, dass sich der Stützkörper 22 nicht deformiert. In diesem Fall ist es günstig, einen Nachverdichtungsdruck PN SO groß zu wählen, dass der entstehende Umguss 26, der sich beim Erkalten zusam menzieht, das Statorteil so deformiert, dass es eine drehfeste Verbindung mit dem Statorteil 30 bildet.

Nach dem Erkalten bilden der Umguss 26 zusammen mit den mit dem Umguss 26 verbundenen Teilen, insbesondere dem Statorteil 30 und dem Stützkörper 22, ein Elektromotor-Gehäuse 52. Figur 4e zeigt das Elektromotor-Gehäuse 52 nach dem Entformen.

Nach dem Entformen wird, wie in Figur 4f gezeigt, ein Rotor 28 in einem Stator-In- nenraum 54 montiert. Der Rotor 28 ist in einem ersten Drehlager 56.1 gelagert. Ein zweites Drehlager 56.2 ist an einem Deckelteil 58 angeordnet, das mit dem Elektromotor-Gehäuse 52 verbunden wird.

Der Salzkern 46 bzw. das Salzformteil 18 wird mit einem Lösungsmittel, in der Regel Wasser, ausgespült. Damit ist der Elektromotor 34 fertig hergestellt.

Bezugszeichenliste

10 Gussteil, Gehäuse 12 Anschluss a Ausdehnung 14 Kanal R Rand 16 Montageflansch LR Randlänge

18 Salzformteil DI Innenkreisdurchmesser

19 Salzformteil-Form I Innenkreis

PN Nach verdichtungsdruck

20 Salzformteil-Gussform, Kokillen

Ps Spritzdruck gussform

P Pfeil

22 Stützkörper

23 Faltkern

24 Gussform 26 Umguss 28 Innenraum

30 Statorteil, Stator 32 Rotor 34 Elektromotor 36 Innenoberfläche des Innen-Aus- gleichszylinders 38 Projektion des Kanals 14

40 Elektromagnete 42 Gusskern 44 Rohr

46 Salzkern

47 Formteil, Formhälfte

48 Stützkörper-Stirnseite

50 Füllbereich 52 Elektromotor-Gehäuse 54 Stator-Innenraum 56 Drehlager 58 Deckelteil