用于电机的电工钢板和用于生产电工钢板的方法技术

本发明专利技术涉及一种在电机的定子或转子中使用的电工钢板(1)，并且涉及这样的电机。此外，本发明专利技术涉及一种用于生产电工钢板(1)的方法。电工钢板(1)包括电工钢板主体(3)，电工钢板主体(3)由至少第一材料和第二材料(11、12)通过增材制造(3D丝网印刷工艺)制成，其中第一材料和第二材料(11、12)具有彼此不同的磁性，以及其中在电工钢板主体(3)中，由第一材料和所述第二材料(11、12)分别形成第一区域和第二区域(21、22)。根据本发明专利技术的电工钢板(1)在电机中使用时具有改进的磁通量传导性。用时具有改进的磁通量传导性。用时具有改进的磁通量传导性。

【技术实现步骤摘要】
用于电机的电工钢板和用于生产电工钢板的方法


[0001]本专利技术涉及一种在电机的定子或转子中使用的电工钢板，并且涉及这样的电机。此外，本专利技术涉及一种用于生产电工钢板的方法。

技术介绍

[0002]电工钢板用于生产电机的磁路。电机将机械能转换为电能(发电机)，反之亦然(电机)。因此，电机通常被称为能量转换器。每个电机至少有一个固定元件和一个运动元件，在旋转电机的情况下，它们是所谓的定子和转子。
[0003]电机通常由绕组组成，这些绕组以各种方式排列并且电流流过这些绕组。在此过程中出现的磁通量在磁路(也称为铁芯)中以有针对性的方式被引导。该铁芯由可以传导磁通量的材料组成，例如由层叠的电工钢板组成。电工钢板的层叠用于避免涡流。在技术术语中，“电工钢板”也称为磁性板，并且根据预期用途，称为发电机或马达钢板或变压器钢板。
[0004]作为标准，电工钢板是通过冲压单个钢板制造的。为了减少涡流，电工钢板的层厚为200至300μm。然而，在规定的层厚范围内冲压电工钢板是一个技术复杂的过程。
[0005]作为标准，电工钢板采用单片设计，即它们由特定的软磁材料制成一体。单片钢板的冲压仅限于单件电工钢板的生产，即以这种方式生产的电工钢板由一种特定材料(例如合金)制成。为了灵活适应转子或定子中存在的安装空间条件并且优化磁通量的传导，混合电工钢板(即由若干材料制成的电工钢板)的制造似乎特别受关注。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是提供一种在电机定子或转子中使用的电工钢板，所述电工钢板具有改进的磁通量传导性。本专利技术的另一目的是提供一种具有改进的磁通量传导性的电机。本专利技术的最后一个目的是提供一种用于生产电工钢板的方法，所述方法能够由不同材料生产电工钢板。
[0007]为了解决这些目的，本专利技术提出了一种电工钢板、电机和用于生产电工钢板的方法，每一个都具有相关的独立权利要求中指出的特征。
[0008]应该注意，权利要求中单独列出的特征可以以任何技术上可行的方式相互组合(甚至跨越类别边界，例如，电工钢板、电机和方法)并且指示本专利技术的进一步实施例。说明书特别是结合附图另外描述和详细说明了本专利技术。
[0009]还应注意，在此使用的位于两个特征之间并且链接两个特征的连词“和/或”总是被解释为使得在根据本专利技术的主题的第一实施例中仅第一部件可以存在，在第二实施例中仅第二部件可以存在，以及在第三实施例中第一和第二部件可以同时存在。
[0010]本专利技术首先涉及一种在电机的定子或转子中使用的电工钢板，包括由至少第一材料和第二材料通过增材制造制成的电工钢板主体，其中第一材料和第二材料具有彼此不同的磁性，以及其中第一区域和第二区域分别由第一材料和第二材料形成在电工钢板主体中。
[0011]根据电工钢板的例如在定子或转子中的用途，电工钢板主体可以具有适合特定用途的基本形状。电工钢板主体例如可以是板状或盘状并且可以具有100至800μm，特别是200至350μm的层厚度，其中在电工钢板主体中可以形成凹部、孔开口、结构等。形成在单个电工钢板中的凹部、孔开口、结构等可以在它们的形状和尺寸上有所不同。当电工钢板用于定子或转子中时，可以提供凹部和孔开口，例如用于使冷却通道从中穿过。此外，出于稳定性原因或为了优化磁通量的传导，可以在电工钢板主体中设置凹部、孔开口、结构等。
[0012]还提供了在电工钢板主体中的第一材料和第二材料的所述区域分布以优化磁通量。由于第一材料和第二材料具有不同的磁性(例如磁导率、磁化强度)，因此第一材料和第二材料在电工钢板主体中的区域分布可以适应或优化转子或定子的功能使用中的磁通量要求。电工钢板主体的在转子或定子中的电工钢板的功能使用中经受高磁通量的那些点可以由适合于该高磁通量或者在这方面优化其磁性的材料形成。同时，当电工钢板在转子或定子中功能性使用时，电工钢板主体的经受低磁通量的那些点可以由适合于这种低磁通量或者在这方面优化其磁性的材料形成。
[0013]术语“区域”在本上下文中应理解为“域”的含义，这意味着电工钢板主体在某些“域”(区域)中由第一材料形成和在某些“域”(区域)中由第二材料形成。需要强调的是，电工钢板主体的制造不限于两种材料，也可以采用两种以上的材料形成电工钢板主体。这些附加材料也可以具有不同的磁性。
[0014]由于由在其磁性(例如高磁感应)方面优化的单一高性能材料排他地(整体)形成电工钢板将与高成本相关，因此根据本专利技术的多材料方法连同功能上适当的布局(仅在电工钢板的高性能材料的磁性对转子或定子或电机的功能或性能有积极影响的那些点处布置高性能材料)与固有的成本优势相关联。
[0015]在本文中，“增材制造”尤其可以理解为一种3D打印工艺，在该工艺中，材料依次层叠(即一个接一个)形成一个三维物体(本例中为电工钢板主体)。本专利技术的关键方面在于，通过增材制造的方式使用多种材料(例如两种材料)来形成电工钢板主体。因此，不能通过常规机械工艺(例如冲压操作)加工的材料(例如脆性材料(这通常是具有高硅含量的金属合金的情况))也可以用于制造电工钢板。金属材料(例如金属合金)可以通过增材制造(3D打印)的方式进行加工，首先将用于3D打印并且以粉末形式存在的金属材料熔化，然后将熔化的材料层叠以形成待制造物体的相应形状。电工钢板主体中的区域的布置可以遵循可以是对称结构的预定图案。根据指定的图案，区域由第一材料和第二材料(以及可行的其他材料)层叠。
[0016]根据本专利技术的电工钢板可以用低层厚度(例如约200
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350μm的板厚度)制造并且当电工钢板用于电机(例如电机的转子或定子)时允许磁通量的有效传导。此外，根据本专利技术的电工钢板可以由不同材料的若干组件组成。例如，电工钢板可以由具有高磁感应的材料和具有较低磁感应的材料制成，从而提供具有相对于使用优化的磁通量特性的电工钢板。电工钢板的增材制造允许在制造电工钢板时已经将所使用的材料放置在电工钢板的指定和选定位置。此外，增材制造允许使用难以机械加工的材料(例如脆性材料)生产薄的多组件电工钢板。
[0017]下面描述本专利技术提出的电工钢板的其他实施例。以下描述包括在从属权利要求中指出的那些设计特征，但不限于它们。应当明确指出，以下关于本专利技术提出的电工钢板描述
的特征也可以容易地是本专利技术提出的电机或方法的设计特征，反之亦然。
[0018]根据本专利技术提出的电工钢板的第一实施例，可以提供第一材料和第二材料具有不同的磁导率和/或磁化强度。通过处理具有特定或选定特性(特别是磁性)的材料，可以针对在特定电机中使用的电工钢板的特定要求/特性来优化或定制电工钢板。可以在电工钢板的制造之前进行电工钢板的模拟设计。在这个过程中，可以确定特定电机中存在的磁通量条件，并且可以确定对电机中使用的电工钢板的磁性的相关(最佳)要求。基于此，可以进行电工钢板的增材制造。
[0019]根据本专利技术提出的电工钢板的另一实施例，可以提供，第一材料和第二材料各自包括金属合金。此外，第一材料和/或第二材料可以各自包括多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电机的定子或转子的电工钢板(1)，包括电工钢板主体(3)，所述电工钢板主体(3)由至少第一材料和第二材料(11、12)通过增材制造制成，其中所述第一材料和所述第二材料(11、12)具有彼此不同的磁性，以及其中在所述电工钢板主体(3)中，由所述第一材料和所述第二材料(11、12)分别形成第一区域和第二区域(21、22)。2.根据权利要求1所述的电工钢板(1)，其中所述第一材料和所述第二材料(11、12)具有不同的磁导率和/或磁化强度。3.根据权利要求1所述的电工钢板(1)，其中所述第一材料(11)和所述第二材料(12)各自都包括金属合金。4.根据权利要求3所述的电工钢板(1)，其中所述第一材料(11)包括铁
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钴合金，以及其中所述第二材料(12)包括铁
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硅合金。5.根据前述权利要求之一所述的电工钢板(1)，其中所述第一区域和所述第二区域(21、22)布置为使得所述电工钢板(1)在用于所述定子或所述转子时相对于磁通量具有优化的传导行为。6.根据前述权利要求之一所述的电工钢板(1)，其中所述电工钢板主体(3)通过增材印刷工艺制造，并且进一步优选地通过3D丝网印刷工艺制造。7.一种具有转子和定子的电机，其中所述转子和所述定子各自具有至少一个带有电工钢板(1)的叠片铁芯，其中根据权利要求1至6之一形成与所述转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斐尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：