EP-3900168-B1 - PACKING OF LAMINATIONS OF A COMPOSITE MATERIAL BY WELDING

Inventors

• LEWE, Tobias
• SCHRAUF, Mark
• QUELLER, MARCO
• TETZLAFF, BURKHARD
• BANDORSKI, ACHIM

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20191210

Claims (13)

1. Method for packaging at least 2 laminations made of a composite material by gas-shielded MAG welding, TIG welding or plasma welding, characterized in that the composite material comprises a first and a second electrical steel strip layer and a plastic layer arranged therebetween, and at least one outer side of each lamination has an insulation layer, and prior to MAG welding, TIG welding or plasma welding the laminations are electrically contacted with one another.
2. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fusion welding is tungsten inert gas (TIG) welding.
3. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the laminations are packaged into a lamination stack of an electrical consumer or generator.
4. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and second electrical steel strip layer each have a thickness of at least 0.05 mm and at most 1.5 mm.
5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and second electrical steel strip layer are each a non-grain-oriented electrical steel strip.
6. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the plastic layer has a thickness of at least 2 µm and at most 50 µm.
7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that both outer sides of each lamination each have an insulation layer.
8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that prior to welding the individual laminations are punched or separated from a starting material by laser cutting.
9. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that prior to welding the individual laminations are stacked on one another.
10. Lamination stack produced in a method according to any one of claims 1 to 9.
11. Stator stack or rotor stack comprising a lamination stack according to claim 10.
12. Electric motor comprising a stator stack and/or rotor stack according to claim 11.
13. Generator comprising a lamination stack according to claim 10.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Paketieren von mindestens 2 Lamellen aus einem Verbundwerkstoff durch gasgeschütztes Schmelzschweißen, ein Lamellenpaket hergestellt nach diesem Verfahren sowie dessen Verwendung. Unter Paketieren versteht man das Fügen einzelner Lagen, sogenannter Lamellen zu einem Paket. Dabei wird ein geordneter Stapel von aufeinander angeordneten Lamellen gebildet, die zueinander unverschiebbar verfügt sind. Solche Verfahren werden zum Beispiel in die US2016/121421A1 und DE 102012001744A beschrieben. Insbesondere wird Paketieren bei der Herstellung von Elektromotoren eingesetzt. Bei der Weiterverarbeitung von Elektroband, z.B. zu einem Motor, werden die einzelnen Stator- und Rotorlamellen zu Lamellenpaketen paketiert, wie z. B. in der DE 102016005329 A1 beschrieben. Ausschneiden von Lamellen und Paketieren sind für einlagiges (monolithisches) Elektroband in der Literatur beschrieben. Aufgrund der Komplexität der Verfahren und deren Abhängigkeit von z.B. der Dicke, der Festigkeit und insbesondere dem Vorhandensein eines Polymers ist eine Eignung des Verfahrens und eine Übertragbarkeit der Parameter auf nicht-monolithisches Blech nicht gegeben. Die Verschweißung von Lamellen aus einem Verbundwerkstoff, die neben einer elektrisch isolierenden Lackschicht, also einer Isolation, noch eine polymere Dämpfungsschicht mit einer Dicke im Mikrometerbereich zwischen zwei Elektrobänder enthalten, stellt einige Probleme. Diese zusätzliche organische Schicht ist sehr kritisch für das Verschweißen derartiger Aufbauten. Neben Ausgasungen und damit unsauberen Schweißverbindungen können auch ganze Abrisse zwischen den Lamellen vorkommen. Ferner muss eine Beschädigung der Dämpfungsschicht in einem Umfang der die Eigenschaften des gesamten Lamellenpakets, bzw. Motors oder Generators, negativ beeinflusst unbedingt vermieden werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es ein Paketierverfahren auf Basis von Schweißen zur Verfügung zu stellen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere sollen Verfahren zur Verarbeitung von Verbundwerkstoffen zur Verfügung gestellt werden. Des Weiteren sollte die Möglichkeit geschaffen werden, Pakete mit den vorhandenen Geräten und Verfahren herzustellen, um aufwändige Änderungen der Prozessschritte im Herstellungsverfahren und in Folgeverwendungen zu vermeiden. Gelöst werden die Aufgaben durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1. Die Elektrobandschicht wird im Folgenden auch als Elektroband, Elektroblech oder Blech bezeichnet. Die Kunststoffschicht wird auch als Polymerschicht oder polymere Schicht bezeichnet. Die beiden Elektrobandschichten sind in Ihren Eigenschaften, wie Dicke, Legierungszusammensetzung, magnetische und mechanische Eigenschaften nicht gleich. In einem Spezialfall weisen beide Elektrobandschichten die gleichen Eigenschaften auf. Das Schmelzschweißen wird ausgewählt aus der Gruppe der Schweißverfahren enthaltend oder bestehend aus: MAG-Schweißen, WIG-Schweißen, Plasma-Schweißen und Laserstrahlschweißen. Eine weitere Ausführung betrifft ein Verfahren in welchem das Schmelzschweißen ein Wolfram-Schutzgas-Schweißen, bevorzugt WIG-Schweißen oder Laserschweißen ist. Eine Ausführung der Erfindung ist auf ein Verfahren gerichtet in welchem die Lamellen zu einem Lamellenpaket eines elektrischen Verbrauchers oder Erzeugers paketiert werden. Eine Lamelle im Sinne der Erfindung ist ein Halbzeug welches unmittelbar ohne weiteren Arbeitsschritt aus einem Trennverfahren hervorgeht. Solche Trennverfahren beispielsweise Stanzen oder Laserschneiden. Der Verbundwerkstoff liegt als Ausgangsmaterial in Form von Coils oder Platinen vor. In einer weiteren Ausführung werden vor dem Paketieren die einzelnen Lamellen aufeinandergestapelt. Die Lamelle kann einen komplizierten Umriss aufweisen. Dieser ist durch eine in sich geschlossene Polylinie gekennzeichnet, die eine zusammenhängende Folge von Liniensegmenten darstellt, wobei mindestens 2 gerade Liniensegmente unterschiedlicher Länge vorliegen und gegebenenfalls mindestens ein gekrümmtes Liniensegment oder Kombinationen davon. In einer Alternative weisen die Halbzeuge als zusätzliches Merkmal eine relativ große Fläche auf, bevorzugt eine Fläche größer als 15 cm2, 20 cm2 25 cm2, besonders bevorzugt größer als 40 cm2, 50 cm2, insbesondere 75 cm2 oder 100 cm2 und bevorzugt kleiner als 10.000 cm2, besonders bevorzugt kleiner 1000 cm2, insbesondere kleiner 500 cm2, 250 cm2, 200 cm2. Ein erfindungsgemäß einzusetzender Verbundwerkstoff weist folgende Merkmale auf: Vorzugsweise weist der Verbundwerkstoff spezifische Ummagnetisierungsverluste bei P1,0; 50 Hz im Bereich von 0,7 bis 7 W/kg und bei P1,5; 50 Hz im Bereich von 1,9 bis 15 W/kg und/oder eine Polarisation bei J2500 im Bereich von 1,49 T bis 1,7 T und bei J5000 im Bereich von 1,6 T bis 1,8 T, ermittelt in Anlehnung an DIN EN 60404-2, auf. In einer bevorzugteren Ausführungsform weist der Verbundwerkstoff spezifische Ummagnetisierungsve