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DE102020102638A1 - Blechpaket und Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets - Google Patents

Blechpaket und Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets Download PDF

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DE102020102638A1
DE102020102638A1 DE102020102638.2A DE102020102638A DE102020102638A1 DE 102020102638 A1 DE102020102638 A1 DE 102020102638A1 DE 102020102638 A DE102020102638 A DE 102020102638A DE 102020102638 A1 DE102020102638 A1 DE 102020102638A1
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DE
Germany
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weight
sheet metal
strip
lamellas
laminated core
Prior art date
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Pending
Application number
DE102020102638.2A
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English (en)
Inventor
Frederic Bäcker
Jens Diehl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Original Assignee
Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Vacuumschmelze GmbH and Co KG filed Critical Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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Priority to US17/165,894 priority patent/US12081082B2/en
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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets wird bereitgestellt, bei dem eine Vielzahl von Blechlamellen aus einem Band aus einer weichmagnetischen Legierung mittels Lasersublimationsschneidens teilweise oder vollständig getrennt werden, wobei die Blechlamellen jeweils eine Hauptoberfläche und eine Dicke d aufweisen. Die Hauptoberfläche einer ersten der Blechlamellen wird auf die Hauptoberfläche einer zweiten der Blechlamellen in einer Stapelrichtung gestapelt und die Hauptoberfläche der ersten und der zweiten Blechlamelle mittels Laserschweißens an mehreren Stellen stoffschlüssig verbunden, wobei mehrere zusatzstofffreie Fügestellen zwischen der ersten und der zweiten Blechlamelle geformt werden, die jeweils von der Hauptoberfläche der ersten und der zweiten Blechlamelle vollständig umgeben sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Blechpaket und ein Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets.
  • In elektromagnetischen Maschinen, die als Elektromotoren oder Generatoren betrieben werden können, werden die Leistungsdichte und der Wirkungsgrad maßgeblich von den Motorkomponenten Stator und Rotor bestimmt. Diese leiten und konzentrieren den von Wicklungen und Permanentmagneten erzeugten magnetischen Fluss und machen ihn zur Wandlung in mechanische Arbeit nutzbar.
  • Im Betrieb des Motors unterliegen Richtung und Stärke des magnetischen Flusses in Rotor und Stator einem periodischen Wechsel. Dieses magnetische Wechselfeld induziert in senkrechter Richtung dazu, also in Richtung der Längsachse von Rotor und Stator, Wirbelströme, welche einen Teil der dem System zugeführten Energie als Wärme dissipieren, sodass er keinen Beitrag zur Verrichtung mechanischer Arbeit mehr leistet. Um Wirbelströme und die damit verbundenen Verluste gering zu halten, ist ein hoher elektrischer Widerstand von Rotor und Stator in senkrechter Richtung zum magnetischen Fluss erstrebenswert. Erreicht wird dies typischerweise durch einen geschichteten Aufbau. Rotor und Stator weisen dabei eine Vielzahl identischer Einzelbleche auf, die auch als „Lamellen“ oder „Lagen“ bezeichnet sind, die aufeinandergestapelt und dabei gegeneinander elektrisch isoliert werden. Man bezeichnet einen solchen Aufbau als Blechpaket. Dabei sind die Wirbelstromverluste proportional zum Quadrat der Blechdicke der Einzellagen, so dass je dünner die Lagen, desto niedriger die Wirbelstromverluste und desto höher der Wirkungsgrad.
  • Eine weitere Kenngröße von Blechpaketen ist der Füllfaktor. Dieser beschreibt den Anteil magnetisch leitfähigen Materials innerhalb eines Blechpakets, der sich aus dem Gesamtvolumen abzüglich des Volumens von Isolationsschichten, Klebeschichten, Luftspalten und anderen magnetisch nichtleitenden Schichten ergibt. Vom Füllfaktor hängt u.a. die mit dem Antrieb erzielbare Leistungsdichte ab.
  • Stator-/Rotorblechpakete können mit verschiedenen Fertigungsverfahren hergestellt werden, die auf verschiedenen Füge- und Konturgebungsverfahren der Lamellen basieren. Manche davon lassen sich kosteneffizient in produktive Großserienverfahren wie das Stanzen integrieren, andere eignen sich eher für Muster- und Kleinserien. Es bestehen jedoch unerwünschte Einschränkungen entweder bezüglich der verarbeitbaren Blechdicke, des verarbeitbaren Materials oder der erzielbaren Qualität im Hinblick auf Füllfaktor, geometrische Toleranzen und die Vermeidung von fertigungsinduzierten Schädigungen des weichmagnetischen Materials.
  • Aufgabe besteht somit darin, ein Blechpaket, das leistungsfähig und gleichzeitig kostengünstig ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets, das flexibel ist, bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Blechpaket bereitgestellt, das eine Vielzahl von Blechlamellen aus einer weichmagnetischen Legierung umfasst, die jeweils eine Hauptoberfläche und eine Dicke d aufweisen. Die Hauptoberflächen der Blechlamellen sind aufeinander in einer Stapelrichtung gestapelt und benachbarte Blechlamellen sind über eine Vielzahl stoffschlüssiger Fügestellen miteinander verbunden. Die Fügestellen sind zusatzstofffrei und jeweils von der Hauptoberfläche der benachbarten Blechlamellen vollständig umgeben. Die Blechlamellen weisen Kanten auf, die gratfrei sind.
  • Zumindest eine der Kanten der jeweiligen Blechlamelle ist gratfrei. Dies kann dadurch erreicht werden, indem die Blechlamellen aus einem Band aus der weichmagnetischen Legierung mittels Lasersublimationsschneiden getrennt werden. Da bei Lasersublimationsschneiden das Material an der Trennlinie sublimiert bzw. verdampft, um das Material durchzutrennen, werden keine Schmelztropfen gebildet, sodass die Kante keinen Schneidbart aufweist und somit gratfrei ist.
  • Die Fügestellen sind von der Hauptoberfläche der Blechlamellen, in der sie angeordnet sind, seitlich vollständig umgeben und sind somit nicht an den Randseiten der Blechlamellen, sondern innerhalb der Hauptoberfläche der Blechlamellen angeordnet und von den Randseiten durch das Material der Blechlamellen beabstandet. Diese Fügestellen können zum Beispiel aus wiedererstarrtem erschmolzenem Material der Blechlamellen geformt werden und durch Laserschweißen, beispielsweise Laserpunktschweißen, geformt werden.
  • Die Erfindung basiert auf dem Ansatz des Lasersublimationsschneidens zum Trennen der Blechlamellen aus dem Band, gefolgt von Laserpunktschweißen im Überlappverfahren als Paketierverfahren.
  • Der Laserschnitt erfolgt im Sublimationsverfahren. Dabei wird das zu schneidende Material des Bandes lokal mit einem hochenergetischen Laserpuls bis in eine Tiefe von beispielsweise 30-50 µm verdampft. Durch Aneinanderreihen mehrerer solcher Pulse entsteht ein linienförmiger Materialabtrag. Durch Wiederholung dieses Abtrags an gleicher Stelle wird dieser, vertieft bis eine durchgängige Schnittfuge entsteht.
  • Der Schnitt im Sublimationsverfahren ist weitgehend gratfrei. Eine versehentliche Kontaktierung von Lagen über abstehende oder umgebogene Grate oder ein aufwändiges Entgraten können somit vermieden werden bzw. entfallen. Auch entsteht keine nennenswerte Wärmeeinflusszone.
  • Das Laserschweißen im Überlappverfahren eignet sich zum Paketieren von sehr dünnen Lagen mit einer Blechdicke von weniger als 0,1 mm bei sehr guter Automatisierbarkeit und damit guter Produktivität. Dies verbessert die Produkteigenschaft Widerstand gegen Wirbelströme der Pakete.
  • Der mit Laserschweißen in der Fläche erzeugte Pakettyp zeichnet sich dadurch aus, dass er anstelle weniger vergleichsweise großer Fügestellen eine Vielzahl kleiner, räumlich günstig verteilter Fügestellen aufweist, die in Anzahl, Größe, Form und Position gemäß einer minimalen Beeinträchtigung der elektromagnetischen Eigenschaften und der erzielten Verbindungsfestigkeit der Einzellagen optimiert werden können.
  • Die Kombination von Laserstrahlsublimierschneiden zur Konturgebung der Lamellen und Laserschweißen zum Bilden mehrerer getrennter diskreter Fügestellen in der Hauptoberfläche der Blechlamellen hat folgende Vorteile. Die vergleichsweise handhabungsintensive und teure (Reparatur-)Glühung von Einzellamellen oder Paketen kann durch eine stark vereinfachte und deutlich günstigere Glühung des Ausgangsmaterials (Coil) vor dem Paketieren ersetzt werden. Dies wird dadurch ermöglicht, dass das Lasersublimationsschneiden im Gegensatz zum mechanischen Schneiden keine Anforderungen an die Härte bzw. Stanzbarkeit des zu schneidenden Materials stellt. Weiter entstehen durch den Sublimationsschnitt keine nennenswerte Wärmeeinflusszone und keine plastische Deformation, deren schädliche Auswirkung auf die weichmagnetischen Eigenschaften andernfalls durch eine Glühung zu reparieren wäre. Aufgrund der Fügemethode von Laserschweißen können dünne Bleche zuverlässig stellenweise verbunden werden und ein Richten zur Entfernung des Coilsets ist nicht erforderlich. Eine Beeinträchtigung der weichmagnetischen Eigenschaften durch plastische Deformationen während dieses Schrittes entfällt damit ebenfalls.
  • Die Kombination von Konturgebung und Paketierung kann auf einer Anlage durchgeführt werden, so dass eine aufwändige Handhabung von Einzellamellen zwischen einzelnen Arbeitsschritten überflüssig ist.
  • Da beide Fertigungsschritte auf spiegelgelenkte Laserprozesse zurückgreifen, sind bewegliche Anlagenteile nur für die Werkstückpositionierung und den Werkstücktransport erforderlich. Auf formgebende Verschleißteile kann verzichtet werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Blechpaket sowie ein Herstellverfahren für ein Blechpaket bereit, das insbesondere für die Produktion mittlerer und großer Serien von Stator-/Rotorblechpaketen für hochperformante oder hocheffiziente sowie für die Produktion von Blechpaketen aus sehr dünnen Blechlagen geeignet ist. Lasersublimationsschneiden wird verwendet, die Blechlamellen aus dem Band zu trennen und eine Fügemethode, beispielsweise Laserpunktschweißen im Überlappverfahren, wird verwendet, eine Vielzahl an kleinen Fügestellen in den gestapelten Blechlamellen zu erzeugen, um das Blechpaket herzustellen. Der Pakettyp erfüllt dabei die Anforderungen an effiziente Hochleistungsantriebe, während die Fertigungsmethode den zugrunde gelegten Aufbau ermöglicht und einen hohen Grad an Automatisierbarkeit und damit Produktivität bietet.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird das Fügen einzelner Blechlagen für die Herstellung von Stator-/Rotorblechpaketen mittels Laserpunktschweißens im Überlappverfahren verwendet. Dabei werden zwei oder mehr zu fügende Blechlagen übereinandergestapelt und miteinander verspannt (gegeneinandergepresst), um einen flächigen Kontakt mit möglichst geringem Luftspalt herzustellen. Durch einen Laserstrahl wird der Blechwerkstoff ausgehend von der frei liegenden Hauptoberfläche der obersten Blechlamelle des Stapels bis zu einer definierten Tiefe und damit einer definierten Lagenzahl aufgeschmolzen. Das Erstarren der Schmelze erzeugt eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Lagen. Die Tiefe der erzeugten Fügestelle und damit die Anzahl an mit dieser Fügestelle gefügten Lagen kann über Parameter des Laserstrahls (Leistung, Fokuslage, Pulsdauer und weitere) variiert werden. Die Lage der Fügestelle ist auf der gesamten Hauptoberfläche der Lamellen frei wählbar. Diese Schritte werden widerholt, um weitere Blechlamellen auf den Stapel zu stapeln und danach mit den darunterliegenden Stapeln über eine Vielzahl von Fügestellen zu verbinden, um die gewünschte Höhe herzustellen.
  • Das Blechpaket weist gute Eigenschaften für den Bau von Rotoren und Statoren in mittleren und großen Serien auf. Es ermöglicht einen besseren Kompromiss aus Produktivität der Herstellverfahren und erzielbaren Paketeigenschaften im Hinblick auf zu erwartende Wirbelstromverluste und die Festigkeit der Verbindung einzelner Lagen. Es ergeben sich aus Fertigungsmethode und damit erzeugtem Pakettyp folgende Vorteile:
    • Insbesondere kann das Blechpaket sehr dünne Lamellen von weniger als 0,2 mm, beispielsweise 0,1 mm oder noch weniger aufweisen, was zu geringerer Wirbelstromverluste und einer höheren Leistung führt.
  • Die Fertigungsmethode eignet sich zum Paketieren von sehr dünnen Lagen mit einer Blechdicke von weniger als 0,2 mm, beispielsweise einer Blechdicke von 0,1 mm oder weniger bei sehr guter Automatisierbarkeit und damit guter Produktivität. Dies verbessert die Produkteigenschaft Widerstand gegen Wirbelströme des Blechpakets im Vergleich zu Blechpaketen aus Herstellverfahren mit ähnlicher oder besserer Produktivität, Stanzpaketieren, Kleben oder Verschweißen eines ganzen Pakets mit einem Randnaht, die nur auf dickere Blechlagen anwendbar sind. Umgekehrt erreichen üblichen Paketierverfahren für vergleichbar dünne oder dünnere Lagen keine mit dem vorgestellten Verfahren vergleichbare Produktivität. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die Großserienproduktion von Paketen mit höchsten Anforderungen.
  • In manchen Ausführungsbeispielen sind die Fügestellen jeweils von kristallinem Material der Blechlamellen lateral vollständig begrenzt, während die Fügestellen selbst ein anderes Gefüge als die restliche Blechlamelle aufweisen. Beispielsweise können die Fügestellen eine kleinere Korngröße oder eine andere Textur aufweisen als das kristalline Material der angrenzenden Blechlamelle.. Eine seitliche Angrenzung eines Teils der Fügestelle, insbesondere der Seitenwand, an Luft, wie zum Beispiel im Falle einer Fügestelle an einer Stirnfläche des Blechpakets, die sich über die Dicke der Blechlamelle erstreckt, ist somit ausgeschlossen.
  • In manchen Ausführungsbeispielen sind die Fügestellen jeweils aus geschmolzenem Material der weichmagnetischen Legierung gebildet. Das geschmolzene Material kann die gleiche Gesamtzusammensetzung haben wie die weichmagnetische Legierung der umgebenden Blechlamellen, jedoch andere Phasen aufweisen, oder kann die gleiche Zusammensetzung und gegebenenfalls die gleichen Phasen aufweisen.
  • In manchen Ausführungsbeispielen sind die Fügestellen des Blechpakets jeweils durch eine Schweißnaht gebildet. Die Schweißnaht kann unterschiedliche laterale Formen aufweisen, beispielsweise kann sie punktförmig oder länglich sein.
  • In manchen Ausführungsbeispielen sind die Fügestellen über die Hauptoberfläche der Blechlamellen verteilt und können über den Mittenbereich der Hauptoberfläche der jeweiligen Blechlamellen verteilt sein. Die Fügestellen können gleichmäßig über die Hauptoberfläche oder den Mittenbereich der Hauptoberfläche verteilt sein, um beispielsweise die mechanische Stabilität zu erhöhen oder können ungleichmäßig verteilt über die Hauptoberfläche oder Mittenbereich der Hauptoberfläche sein, um beispielsweise die magnetischen Eigenschaften des Blechpakets im Einsatz zu erhöhen.
  • In manchen Ausführungsbeispielen sind die Fügestellen über das Volumen des Blechpakets verteilt. Die Fügestellen können in mehreren Ebenen des Blechpakets angeordnet sein. Die Fügestellen können in den Ebenen eine unterschiedliche laterale Anordnung aufweisen, so dass Fügestellen in benachbarten Ebenen seitlich versetzt sind, oder können in der Stapelrichtung aufeinander angeordnet sein, um eine Säule zu bilden.
  • Die Fügestellen können unterschiedliche laterale Formen aufweisen. Die Fügestellen eines Blechpakets können die gleichen oder unterschiedliche laterale Formen aufweisen. Beispielsweise können die jeweiligen Fügestellen in der Ebene der Hauptoberfläche der Blechlamellen punktförmig, kreisförmig, länglich, eckig, ringförmig, bogenförmig oder gerade sein oder eine X-Form, Y-Form, V-Form, U-Form aufweisen. Die Fügestellen können unterschiedliche Formen innerhalb einer Ebene und/oder in unterschiedlichen Ebenen haben.
  • In manchen Ausführungsbeispielen weist zumindest eine der Fügestellen zumindest eine Abmessung A auf, wobei 10 µm ≤ A ≤ 1000 µm, vorzugsweise 10 µm ≤ A ≤ 500 µm, vorzugsweise 20 µm ≤ A ≤ 100 µm.
  • In manchen Ausführungsbeispielen ist zumindest eine der Fügestellen punktförmig und weist einen Durchmesser D auf, wobei D = A.
  • In manchen Ausführungsbeispielen ist zumindest eine der Fügestellen länglich und weist eine Breite B und eine Länge L auf, wobei B = A und L > B.
  • Die Blechlamellen können unterschiedliche Dicken d aufweisen, wobei d ≤ 0,5 mm, vorzugsweise d ≤ 0,35 mm, d ≤ 0,20 mm d ≤ 0,10 mm. Die Mindestdicke der Blechlamelle kann durch die Handhabbarkeit bestimmt sein. Beispielsweise kann die Mindestdicke 0,02 mm sein.
  • Die Fügestellen weisen jeweils eine Tiefe t auf und die Tiefe t zumindest einer der Fügestellen kann sich über maximal zwei oder maximal drei oder zumindest zwei oder zumindest drei benachbarte aufeinander gestapelte Blechlamellen erstrecken, um die zwei oder zumindest drei benachbarten aufeinander gestapelten Blechlamellen stoffschlüssig miteinander zu verbinden. In einem Ausführungsbeispiel ist t < 2d, sodass die Fügestelle in zwei benachbarten Blechlamellen, jedoch nicht über die gesamte Dicke zumindest einer dieser Blechlamellen angeordnet ist. Die untere Hauptoberfläche der unteren Blechlamelle weist somit keine Fügestelle auf.
  • Die Tiefe der einzelnen Fügestellen kann beschränkt werden, in dem die Fügestelle in nur zwei oder nur drei benachbarten aufeinander gestapelten Blechlamellen angeordnet ist. Die Tiefe der Fügestelle kann beispielsweise durch die Auswahl der Leistung und Pulsdauer des Laserstrahls begrenzt werden. Die Függestellen in einem Blechpaket können unterschiedliche Tiefen aufweisen.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist t > 2d, so dass die Fügestelle auch in der Hauptoberfläche der untersten Blechlamelle angeordnet ist und in drei benachbarten Blechlamellen angeordnet ist.
  • In manchen Ausführungsbeispielen verläuft die Fügestelle in der untersten Blechlamelle des Blechpakets über nur einen Teil der gesamten Dicke des Blechs, sodass die untere Stirnseite des Blechpakets frei von Fügestellen ist. Die Fügestellen können somit in der untersten Blechlamelle des Blechpakets einen geschmolzen Bereich aufweisen, der nur über einen Teil der gesamten Dicke der Blechlamelle verläuft, sodass die untere Stirnseite des Blechpakets frei von Fügestellen ist.
  • In manchen Ausführungsbeispielen bilden Fügestellen zusammen eine elektrische Gesamtkontaktfläche zwischen zwei benachbarten und miteinander über die Fügestellen verbundenen Blechlamellen von weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5% oder weniger als 1 % der Grenzfläche zwischen den Blechlamellen, damit die einzelnen Blechlamellen gegenüber einander ausreichend elektrisch isoliert sind. Die einzelnen Blechlamellen können mit einer Isolierschicht beschichtet werden. Diese Isolierschicht kann vor dem Herstellen der Fügestellen aufgebracht werden, wenn die Schicht dünn ist, da eine Fügestelle durch die Isolierschicht hergestellt werden kann.
  • Die Blechlamellen können aus einem Band getrennt werden. Die Blechlamellen können jeweils eine Richtung aufweisen, die parallel zu einer bestimmten Richtung des Bands ist. Diese bestimmte Richtung des Bands kann beispielsweise die Walzrichtung des Bands sein, wobei die Längsrichtung des Bands herkömmlich längs zur Walzrichtung des Bandes ist. Die Blechlamellen sind so aufeinander in der Stapelrichtung gestapelt, dass die Richtung der jeweiligen Blechlamellen variiert. In manchen Ausführungsbeispielen sind die Richtungen der Blechlamellen willkürlich angeordnet. In manchen Ausführungsbeispielen sind benachbarte Blechlamellen gegenüber einander um einen bestimmten Winkel gedreht, beispielsweise 90°, 45°, 30°. Diese Anordnungen der Blechlamellen können verwendet werden, um richtungsabhängige Parameter der Blechlamelle bzw. des Bands auszugleichen. Beispielsweise könnten die magnetischen Eigenschaften in der Walzrichtung und in der Querrichtung unterschiedlich sein.
  • In manchen Ausführungsbeispielen weisen die Blechlamellen eine Dicke auf, die über die Fläche der Blechlamelle variiert und/oder die Blechlamellen selbst weisen unterschiedliche Dicken auf. Beispielsweise kann die Dicke einer Blechlamelle im Mittenbereich größer als im Randbereich sein. Die Dicke der Blechlamelle eines Blechpakets kann auch unterschiedlich sein, wenn die Dicke des Bands, aus dem sie getrennt werden, über die Länge oder Breite des Bands variiert, oder die Blechlamellen können aus unterschiedlichen Bändern unterschiedlicher Dicke getrennt werden. Durch eine geeignete Stapelweise, in der die Blechlamellen in unterschiedlichen Richtungen um die Stapelrichtung herum angeordnet sind, können richtungsabhängig Variationen in der Dicke der Blechlamellen ausgeglichen werden.
  • Verschiedene weichmagnetische Legierungen können für die Blechlamellen verwendet werden. Beispielsweise weist die weichmagnetische Legierung eine der folgenden Zusammensetzungen auf:
    • eine FeSi-basierte Legierung mit 2 bis 4,5 Gewichts-% von mindestens einem Element aus der Gruppe Si und Al, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen, oder
    • eine CoFe-basierte Legierung, die 35 bis 55 Gewichts-% Co und bis zu 2,5 Gewichts-% V, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist, oder
    • eine CoFe-basierte Legierung, die 45 Gewichts-% ≤ Co ≤ 52 Gewichts-%, 45 Gewichts-% ≤ Fe ≤ 52 Gewichts-%, 0,5 Gewichts-% ≤ V ≤ 2,5 Gewichts-%, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen, aufweist oder
    • eine CoFe-basierte Legierung, die 35 Gewichts-% ≤ Co ≤ 55 Gewichts-%, vorzugsweise 45 Gewichts-% ≤ Co ≤ 52 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Ni ≤ 0,5 Gewichts-%, 0,5 Gewichts-% ≤ V ≤ 2,5 Gewichts-%, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen, aufweist oder
    • eine CoFe-basierte Legierung, die 35 Gewichts-% ≤ Co ≤ 55 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ V ≤ 2,5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ (Ta + 2Nb) ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Zr ≤ 1,5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Ni ≤ 5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ C ≤ 0,5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Cr ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Mn ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Si ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Al ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ B ≤ 0,01 Gewichts-%, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen, aufweist oder
    • eine CoFe-basierte Legierung, die 5 bis 25 Gewichts-% Co, 0,3 bis 5,0 Gewichts-% V, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist, oder
    • eine CoFe-basierte Legierung, die im Wesentlichen aus
    5 Gew.-% ≤ Co ≤ 25 Gew.-%
    0,3 Gew.-% ≤ V ≤ 5,0 Gew.-%
    0 Gew.-% ≤ Cr ≤ 3,0 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Si ≤ 3,0 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Mn ≤ 3,0 Gew.-%
    0 Gew.-% ≤ Al ≤ 3,0 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Ta ≤ 0,5 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Ni ≤ 0,5 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Mo ≤ 0,5 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Cu ≤ 0,2 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Nb ≤ 0,25 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Ti ≤ 0,05 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Ce ≤ 0,05 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Ca ≤ 0,05 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Mg ≤ 0,05 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ C ≤ 0,02 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Zr ≤ 0,1 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ O ≤ 0,025 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ S ≤ 0,015 Gew.-%
  • Rest Eisen, wobei Cr+Si+Al+Mn ≤ 3,0 Gew.-%, und bis zu 0,2 Gew.-% an anderen Verunreinigungen besteht, wobei in weiteren Ausführungsbeispiele
    • 10 Gew.-% ≤ Co ≤ 20 Gew.-%, vorzugsweise 15 Gew.-% ≤ Co ≤ 20 Gew.- % gilt, oder
      • 0,5 Gew.-% ≤ V ≤ 4,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,0 Gew.-% ≤ V ≤ 3,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,3 Gew.-% ≤ V ≤ 2,7 Gew.-% gilt, oder
    • 0,1 Gew.-% ≤ Cr ≤ 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-% ≤ Cr ≤ 1,0 Gew.- %, vorzugsweise 0,3 Gew.-% ≤ Cr ≤ 0,7 Gew.-% gilt, oder
      • 0,1 Gew.-% ≤ Si ≤ 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,15 Gew.-% ≤ Si ≤ 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-% ≤ Si ≤ 0,5 Gew.-% gilt und/oder
    • die Summenformel 0,1 Gew.-% ≤ Cr+Si+Al+Mn ≤ 1,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-% ≤ Cr+Si+Al+Mn ≤ 0,6 Gew.-% gilt.
  • Eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator oder mit einem Läufer und einem Stator wird auch bereitgestellt, wobei der Stator ein Blechpaket nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele aufweist.
  • Die elektrische Maschine kann als Motor und/oder als Generator eingesetzt werden.
  • Die Verwendung der elektrischen Maschine nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele als Antrieb für ein elektrisches oder hybrid-elektrisches Flugzeug, als Haupt- oder Zusatzantrieb für ein Kraftfahrzeug oder als Generator zur Stromerzeugung für ein Flugzeug wird auch bereitgestellt.
  • Ein Transformator mit einem Blechpaket nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele wird auch bereitgestellt.
  • Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets vor, bei dem eine Vielzahl von Blechlamellen aus einem Band aus einer weichmagnetischen Legierung mittels Lasersublimationsschneidens teilweise oder vollständig getrennt wird, wobei die Blechlamellen jeweils eine Hauptoberfläche und eine Dicke d aufweisen. Die Hauptoberfläche einer ersten der Blechlamellen wird auf die Hauptoberfläche einer zweiten der Blechlamellen in einer Stapelrichtung gestapelt und die Hauptoberfläche der ersten und der zweiten Blechlamelle mittels Laserschweißens an mehreren Stellen stoffschlüssig verbunden, wobei mehrere zusatzstofffreie Fügestellen zwischen der ersten und der zweiten Blechlamelle geformt werden, die jeweils von der Hauptoberfläche der ersten und der zweiten Blechlamelle vollständig umgeben sind.
  • Ein Laser-basiertes Verfahren wird somit verwendet, um sowohl die Blechlamellen aus dem Band zu trennen als auch die gestapelten Blechlamellen miteinander zu verbinden.
  • Zum Lasersublimationsschneiden kann ein erster gepulster Laserstrahl einer ersten Laserquelle mittels eines ersten Führungsmittels und eines ersten Fokussierungsmittels über das Band gelenkt werden, um die Vielzahl von Blechlamellen aus einem Band mittels Lasersublimationsschneidens zu trennen. Der erste gepulste Laserstrahl kann Picosekendenpulse, oder Femtosekeundenpulse aufweisen, um zu gewährleisten, dass das Material des Bands entlang der Trennlinie verdampft bzw. sublimiert. Somit wird ein Schmelzen des Materials vermieden, sodass gratfreie Kanten an die Blechlamellen geformt werden. Diese ermöglichen das zuverlässige Stapeln der Blechlamelle und das Bilden eines kleinen Spalts zwischen benachbarten Blechlamellen des Stapels, sodass der Füllfaktor erhöht werden kann. Außerdem entstehen auf Grund der Sublimation des Materials des Bands entlang der Trennlinie weniger Spannungen und eine dadurch verursachte Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften des Materials kann besser vermieden werden.
  • In anderen Ausführungsbeispielen kann der erste gepulste Laserstrahl Nanosekundenpulse oder Mikrosekundenpulse aufweisen. Bei längeren Pulsen ist es möglich, dass das Material des Bands teilweise erschmolzen wird, so dass die Kanten nicht ganz gratfrei sind. Die weiteren Vorteile des Verfahrens und daraus hergestellten Blechpakets bleiben jedoch erhalten.
  • Zum Laserschweißen kann ein zweiter Laserstrahl einer zweiten Laserquelle mittels eines zweiten Führungsmittels und eines zweiten Fokussierungsmittels an die Hauptoberfläche der ersten Blechlamelle des Stapels positioniert werden, um die Fügestelle mittels Laserschweißens zu bilden. Der zweite Laserstrahl kann ein kontinuierlicher Strahl sein.
  • Die ersten und zweiten Führungsmittel und Fokussierungsmittel weisen jeweils eine Optik auf, da aufgrund der unterschiedlichen Laserstrahlen, d.h. eines gepulsten Laserstrahls und eines kontinuierlicher Laserstrahls, unterschiedlichen Führungs- und Fokussierungsmittel geeignet sind.
  • In beiden Fällen kann die Optik einen oder mehrere bewegbare Spiegel aufweisen, wobei der oder die Spiegel gesteuert werden, um den Laserstrahl zu lenken. Die Optik kann auch eine oder mehrere Linsen aufweisen, um den Laserstrahl zu fokussieren.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird der erste Laserstrahl lateral und/oder vertikal über das Band gelenkt, um das Material entlang der gewünschten Kontur der Blechlamelle zu verdampfen und die Blechlamelle aus dem Band zu trennen. In einem Ausführungsbeispiel wird der zweite Laserstrahl lateral und/oder vertikal über das Band gelenkt, um die Fügestelle auf die Hauptoberfläche der ersten Blechlamelle zu positionieren und das Material der Blechlamelle an dieser Position zu schmelzen, um die Fügestelle herzustellen.
  • Die erste und die zweite Laserquellen können abhängig von dem Aufbau der Produktionslinie an derselben oder zwei getrennten Fertigungsstationen verwendet werden.
  • In manchen Ausführungsbeispielen werden die Blechlamellen mittels Lasersublimationsschneidens teilweise aus dem Band getrennt. Beispielsweise ist die Blechlamelle nach dem Lasersublimationsschneidenschritt über einem oder mehreren Mikrostege mit dem Band noch mechanisch verbunden. In manchen Ausführungsbeispielen werden die Blechlamellen miteinander stoffschlüssig mittels Laserschweißens verbunden, während zumindest die oberste Blechlamelle mit dem Band mechanisch verbunden ist. Erst anschließend werden der Mikrosteg bzw. die Mikrostege durchgetrennt. Die Stege können mittels Lasersublimationsschneidens oder durch andere Methoden, wie Scherschneiden, durchtrennt werden.
  • In manchen Ausführungsbeispielen werden die erste und die zweite Blechlamelle ohne seitlichen Versatz aufeinander ausgerichtet und verspannt. Die erste und die zweite Blechlamelle können beispielsweise mittels mechanischer Anschläge und/oder Schablonen, die formschlüssig in die Blechlamellen greifen, ausgerichtet werden.
  • In manchen Ausführungsbeispielen wird die erste Blechlamelle mittels einer Brille gegen die zweite Blechlamelle des Stapels verspannt, wobei die Brille Durchgangsöffnungen, durch die der Laserstrahl zum Laserschweißen positioniert werden kann, aufweist.
  • In manchen Ausführungsbeispielen wird das Band in Form eines Coils bereitgestellt und das Band vom Coil abgewickelt und schrittweise vorgeschoben. Das Band kann Positionslöcher aufweisen, mit deren Hilfe das Band positioniert wird und/oder mit deren Hilfe die Blechlamellen positioniert werden. Beispielsweise kann das Band und/oder die Blechlamellen mittels zumindest eines Positionsstifts, der in die Positionslöcher eingreift, positioniert werden, um das Band bzw. die Blechlamellen zu positionieren.
  • Die Positions- bzw. Pilotlöcher im Band werden in manchen Ausführungsbeispielen mit Lasersublimationsschneiden, vorzugsweise in dem gleichen Arbeitsschritt als das teileweise Trennen der Blechlamellen aus dem Band hergestellt. Somit kann die Position der Positionslöcher in Bezug auf die Konturen der Blechlamellen zuverlässig festgelegt werden.
  • In manchen Ausführungsbeispielen wird das Band in Gestalt eines Streifens bereitgestellt. Eine Blechlamelle wird aus dem Streifen mittels Lasersublimationsschneidens getrennt, der Streifen oder ein weiterer Streifen auf der Blechlamelle angeordnet, der Streifen oder der weiteren Streifen miteinander verspannt und mittels Laserschweißens an zumindest eine Position zusammengefügt. Erst anschließend wird eine zweite Blechlamelle aus dem Streifen getrennt.
  • In manchen Ausführungsbeispielen weisen das Band und die Blechlamellen eine Isolierschicht auf. Die Blechlamellen mit der Isolierschicht werden aus einem Band mittels Lasersublimationsschneidens getrennt und mittels Laserschweißens an mehreren Stellen stoffschlüssig verbunden. Die Isolierschicht kann MgO oder ZrO2 aufweisen. Die Isolierschicht wird somit mit Lasersublimationsschneiden getrennt. Beim Laserscheißen wird der Laserstrahl somit auf die Isolierschicht gerichtet und typischerweise während des Herstellens des Schweißpunkts bzw. der Schweißnaht verdampft.
  • In manchen Ausführungsbeispielen werden die Blechlamellen aus einem Band getrennt, die eine Walzrichtung hat. Die Blechlamellen weisen somit jeweils eine Richtung auf, die parallel zur Walzrichtung des Bands ist. Die Blechlamellen werden so gestapelt, dass die Richtung der jeweiligen Blechlamellen um die Stapelrichtung herum variiert. Diese Anordnung kann den Vorteil haben, dass Unterschiede zwischen den Blechlamellen, beispielweise eine Dickenvariation und/oder richtungsabhängige magnetische Eigenschaften im Blechpaket, ausgeglichen werden können, sodass das Blechpaket räumlich homogenere Eigenschaften hat.
  • In manchen Ausführungsbeispielen variiert die Dicke d der jeweiligen Blechlamellen. In manchen Ausführungsbeispielen können die Blechlamelle so gestapelt werden, dass die Richtung der jeweiligen Blechlamellen um die Stapelrichtung herum variiert, sodass die Dickenvariationen zumindest teilweise ausgeglichen werden können.
  • In manchen Ausführungsbeispielen wird ferner auftretender Schrott nach dem Lasersublimationsschneiden beispielsweise mittels Druckluft entfernt.
  • Das Band kann amorph oder nanokristallin oder kristallin oder walzhart oder schlussgeglüht sein. Das Verfahren ist somit geeignet für spröde Bänder, wie schlussgeglühte Bänder und geglühte nanokristalline Bänder und für duktile Bänder, wie amorphe Bänder.
  • In manchen Ausführungsbeispielen wird das Blechpaket nach dem Stapeln und stoffschlüssigen Verbinden nachgeglüht. Diese Nachglühung kann verwendet werden, die magnetischen Eigenschaften des Blechpakets einzustellen.
  • Das Verfahren kann für Bänder und Blechlamellen aus unterschiedlichen weichmagnetischen Legierungen verwendet werden. Beispielsweise kann die weichmagnetische Legierung:
    • eine FeSi-basierte Legierung mit 2 bis 4,5 Gewichts-% von mindestens einem Element aus der Gruppe Si und Al, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen, aufweist oder
    • eine CoFe-basierte Legierung aufweist, die 35 bis 55 Gewichts-% Co und bis zu 2,5 Gewichts-% V, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen, oder
    • eine CoFe-basierte Legierung aufweist, die 45 Gewichts-% ≤ Co ≤ 52 Gewichts-%, 45 Gewichts-% ≤ Fe ≤ 52 Gewichts-%, 0,5 Gewichts-% ≤ V ≤ 2,5 Gewichts-%, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen, oder
    • eine CoFe-basierte Legierung aufweist, die 35 Gewichts-% ≤ Co ≤ 55 Gewichts-%, vorzugsweise 45 Gewichts-% ≤ Co ≤ 52 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Ni ≤ 0,5 Gewichts-%, 0,5 Gewichts-% ≤ V ≤ 2,5 Gewichts-%, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen t, oder
    • eine CoFe-basierte Legierung aufweist, die 35 Gewichts-% ≤ Co ≤ 55 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ V ≤ 2,5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ (Ta + 2Nb) ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Zr ≤ 1,5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Ni ≤ 5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ C ≤ 0,5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Cr ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Mn ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Si ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Al ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ B ≤ 0,01 Gewichts-%, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen, oder
    • eine CoFe-basierte Legierung aufweist, die 5 bis 25 Gewichts-% Co, 0,3 bis 5,0 Gewichts-% V, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweisen, oder
    • eine CoFe-basierte Legierung, die im Wesentlichen aus
    5 Gew.-% ≤ Co ≤ 25 Gew.-%
    0,3 Gew.-% ≤ V ≤ 5,0 Gew.-%
    0 Gew.-% ≤ Cr ≤ 3,0 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Si ≤ 3,0 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Mn ≤ 3,0 Gew.-%
    0 Gew.-% ≤ Al ≤ 3,0 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Ta ≤ 0,5 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Ni ≤ 0,5 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Mo ≤ 0,5 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Cu ≤ 0,2 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Nb ≤ 0,25 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Ti ≤ 0,05 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Ce ≤ 0,05 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Ca ≤ 0,05 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Mg ≤ 0,05 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ C ≤ 0,02 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ Zr ≤ 0,1 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ O ≤ 0,025 Gew.-%
    0 Gew. % ≤ S ≤ 0,015 Gew.-%
  • Rest Eisen, wobei Cr+Si+Al+Mn ≤ 3,0 Gew.-%, und bis zu 0,2 Gew.-% an anderen Verunreinigungen besteht, wobei in weiteren Ausführungsbeispiele
    • 10 Gew.-% ≤ Co ≤ 20 Gew.-%, vorzugsweise 15 Gew.-% ≤ Co ≤ 20 Gew.- % gilt, oder
      • 0,5 Gew.-% ≤ V ≤ 4,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,0 Gew.-% ≤ V ≤ 3,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,3 Gew.-% ≤ V ≤ 2,7 Gew.-% gilt, oder
    • 0,1 Gew.-% ≤ Cr ≤ 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-% ≤ Cr ≤ 1,0 Gew.- %, vorzugsweise 0,3 Gew.-% ≤ Cr ≤ 0,7 Gew.-% gilt, oder
      • 0,1 Gew.-% ≤ Si ≤ 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,15 Gew.-% ≤ Si ≤ 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-% ≤ Si ≤ 0,5 Gew.-% gilt und/oder
      • die Summenformel 0,1 Gew.-% ≤ Cr+Si+Al+Mn ≤ 1,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-% ≤ Cr+Si+Al+Mn ≤ 0,6 Gew.-% gilt.
  • In manchen Ausführungsbeispielen ist die Dicke d der Blechlamellen d ≤ 0,5 mm, vorzugsweise d ≤ 0,35 mm, d ≤ 0,20 mm.
  • In manchen Ausführungsbeispielen wird der Laserstrahl auf der Hauptoberfläche der ersten Blechlamelle so gelenkt, dass eine punktförmige Fügestelle oder eine längliche Fügestelle mit einer Längsrichtung, oder einer beliebigen vorgegebenen Bahn gebildet wird.
  • Die längliche Fügestelle kann unterschiedliche laterale Formen aufweisen, wie eine gerade Linie, eine Kurve oder eine eckige Form oder eine X-Form, eine V-Form, eine U-Form eine geschlossene Form oder einen Ringform.
  • In manchen Ausführungsbeispielen ist die Längsrichtung parallel zu den Linien des magnetischen Flusses im fertigen Blechpaket angeordnet. Somit üben die Fügestellen weniger negativen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften des fertigen Blechpakets aus. Die Längsrichtung kann beispielsweise parallel zu den Linien des magnetischen Flusses in dieser Ebene des fertigen Blechpakets angeordnet sein.
  • In manchen Ausführungsbeispielen wird die Leistung des Laserstrahls derart eingestellt, dass die Fügestellen jeweils eine Tiefe aufweisen und die Tiefe zumindest einer der Fügestellen sich über zumindest zwei oder zumindest drei benachbart aufeinander gestapelten Blechlamellen erstreckt. Somit kann die gewünschte Anzahl an benachbarten Blechlamellen über die gleiche Fügestellen miteinander verbunden werden.
  • In manchen Ausführungsbeispielen wird die Leistung des Laserstrahls derart eingestellt, dass die Fügestelle in der untersten Blechlamelle des Blechpakets über nur einen Teil der gesamten Dicke des Blechs verläuft, sodass die untere Stirnseite des Blechpakets frei von Fügestellen ist.
  • In manchen Ausführungsbeispielen werden die erste Blechlamelle und die zweite Blechlamelle relativ zueinander ausgerichtet, um einen Überlappstoß oder einen Parallelstoß zu bilden. Somit können die Hauptoberflächen der Blechlamelle miteinander mittels Laserschweißens stoffschlüssig verbunden werden. Somit können die Fügestellen zwischen der ersten und zweiten Blechlamelle durch die Positionierung der Fügestelle bzw. der Laserstrahl an der Hauptoberfläche der obersten Blechlamelle erzeugt werden.
  • In manchen Ausführungsbeispielen werden die erste Blechlamelle und die zweite Blechlamelle verspannt, um den Luftspalt zwischen der ersten Blechlamelle und der zweiten Blechlamelle zu verringern. Dieses Ausführungsbeispiel kann verwendet werden, den Füllfaktor zu erhöhen.
  • Die erste Blechlamelle wird mit der zweiten Blechlamelle mittels Laserschweißens oder Laserpunktschweißens stoffschlüssig verbunden, um eine Fügestelle zu bilden. In manchen Ausführungsbeispielen wird ein Laserstrahl lateral gelenkt, um die Fügestelle auf die erste Blechlamelle zu positionieren. Ein Fokuspunkt des Laserstrahls kann vertikal gelenkt werden, um den vertikalen Verlauf der Fügestelle zu bestimmen. In manchen Ausführungsbeispielen wird der Laserstrahl auf der Hauptoberfläche der ersten Blechlamelle derart gelenkt, dass eine punktförmige Fügestelle gebildet wird. In manchen Ausführungsbeispielen wird der Laserstrahl über die Hauptoberfläche der ersten Blechlamelle derart gelenkt, dass eine längliche Fügestelle mit einer Längsrichtung gebildet wird. Die längliche Fügestelle kann beispielsweise eine gerade Linie, eine Kurve, eine X-Form, eine U-Form, eine V-Form oder eine eckige Form haben.
  • Die Längsrichtung kann parallel zu den Linien des magnetischen Flusses im fertigen Blechpaket angeordnet sein, um Wirbelströme und die damit verbundenen Verluste zu reduzieren. In manchen Ausführungsbeispielen ist die Längsrichtung parallel zu den Linien des magnetischen Flusses in dieser Ebene des fertigen Blechpakets angeordnet.
  • In manchen Ausführungsbeispielen werden zumindest drei Blechlamellen aufeinander gestapelt und mittels mehrerer Fügestellen miteinander verbunden. Mit diesem Verfahren kann die Anzahl der Fügeschritte reduziert und die Produktivität erhöht werden.
  • In manchen Ausführungsbeispielen weist das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele ferner das Stapeln zumindest einer weiteren Blechlamelle auf die zweite Blechlamelle und danach das stoffschlüssige Verbinden der weiteren Blechlamelle und der ersten Blechlamelle mittels mehrerer zusatzstofffreier Fügestellen, die jeweils von der Hauptoberfläche der weiteren und der ersten Blechlamelle vollständig umgeben sind, auf.
  • Ausführungsbeispiele und Beispiele werden nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Blechpakets,
    • 2a zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Blechpakets mit Fügestellen nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
    • 2b zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Blechpakets mit Fügestellen nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
    • 2c zeigt eine schematische Darstellung verschiedener lateralen Formen von Fügestellen für ein Blechpaket,
    • 3 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite eines Blechpakets mit eingezeichneten Fügestellen, und
    • 4 zeigt eine schematische Darstellung von Bändern mit Positionslöchern, über die das Band mittels Positionsstifte positioniert wird.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Blechpakets. Ein metallische Band 1 aus einer weichmagnetischen Legierung wird bereitgestellt. Das metallische Band 1 kann amorph oder nanokristallin sein und kann in einem walzharten oder geglühten Zustand sein. Beispielsweise kann das metallische Band 1 aus einer CoFe-basierte Legierung bestehen. Das metallische Band weist eine erste Hauptoberfläche 3, eine zweite gegenüberliegende Hauptoberfläche 4 und eine Dicke d auf. Die Dicke d kann ungefähr 0,1 mm sein. Das metallische Band 1 kann in Form eines gewickelten Coils oder eines Streifens bereitgestellt werden.
  • Eine Vielzahl von Blechlamellen 2, 2' wird aus dem Band 1 mittels Lasersublimationsschneidens teilweise oder vollständig getrennt. Zum Lasersublimationsschneiden wird ein erster gepulster Laserstrahl 5 einer ersten Laserquelle 6 mittels eines ersten Führungsmittels 7 und eines ersten Fokussierungsmittels 8 über das Band 1 gelenkt, typischerweise lateral in einer X-Richtung und einer Y-Richtung und vertikal in einer Z-Richtung, um die Vielzahl von Blechlamellen 2 aus einem Band 1 zu trennen. Der erste gepulste Laserstrahl 5 kann Picosekundenpulse oder Femtosekundenpulse aufweisen, um zu gewährleisten, dass das Material des Bands 1 entlang der Trennlinie verdampft bzw. sublimiert. Somit wird ein Schmelzen des Materials vermieden, sodass gratfreie Kanten an die Blechlamellen 2 geformt werden. Die getrennten Blechlamellen 2, 2' weisen jeweils eine erste Hauptoberfläche 3, eine gegenüberliegenden zweite Hauptoberfläche 4 und eine Dicke d auf. Danach werden die Blechlamellen 2, 2' aufeinander gestapelt, um ein Blechpaket herzustellen. Die gratfreien Kanten ermöglichen, dass die Blechlamellen 2, 2' zuverlässiger automatisch gehandhabt werden können und dass ein kleiner Spalt zwischen benachbarten Blechlamellen 2 im Stapel geformt wird, sodass der Füllfaktor des Blechpakets erhöht werden kann.
  • Das erste Führungsmittel 7 weist eine Optik auf, die einen oder mehrere bewegbare Spiegel 9 aufweisen. Der oder die Spiegel 9 werden mit einer Steuereinheit 11 gesteuert, um den Laserstrahl 5 zu lenken und/oder zu fokussieren. Das erste Fokussierungsmittel weist auch eine Optik auf, die eine Linse 10 aufweisen kann, um den Laserstrahl 5 zu fokussieren. Die Laserquelle 6 kann auch mit der Steuereinheit 11 gesteuert werden, um beispielsweise die Leistung und Pulsdauer des Laserstrahls einzustellen.
  • Nach dem Trennen der Blechlamellen 2 aus dem Band mittels Lasersublimationsschneidens wird die Hauptoberfläche 4 einer ersten der Blechlamellen 2 auf die Hauptoberfläche 3 einer zweiten der Blechlamellen 2' in einer Stapelrichtung 12 gestapelt. Danach werden die Hauptoberflächen 4, 3 der ersten und der zweiten Blechlamelle 2, 2' mittels Laserschweißens an mehreren Stellen 13 stoffschlüssig verbunden, wobei mehrere zusatzstofffreie Fügestellen 13 zwischen der ersten und der zweiten Blechlamelle 2, 2' geformt werden, die jeweils von der Hauptoberfläche 4, 3 der ersten und der zweiten Blechlamelle 2, 2' vollständig umgeben sind. Ein Laser-basiertes Verfahren wird somit verwendet, die Blechlamellen 2, 2' aus dem Band 1 zu trennen und die gestapelten Blechlamellen 2, 2' miteinander zu verbinden.
  • Zum Laserschweißen wird ein zweiter Laserstrahl 14 einer zweiter Laserquelle 15 mittels eines zweiten Führungsmittels 16 und eines zweiten Fokussierungsmittels 16 an die Hauptoberfläche 3 der obersten Blechlamelle 2 des Stapels positioniert, um die Fügestelle 13 mittels Laserschweißens zu bilden. Der zweite Laserstrahl 14 kann ein kontinuierliche Laserstrahl oder ein gepulster Laserstrahl sein, wobei die Pulsdauer typischerweise größer ist als beim Lasersublimationsschneiden.
  • Die zweiten Führungsmittel und Fokussierungsmittel 16, 17 weisen jeweils eine Optik auf, die einen oder mehrere bewegbare Spiegel 18 bzw. Linse 19 aufweisen. Der oder die Spiegel 18 werden mit einer Steuereinheit 20 gesteuert, um den Laserstrahl 14 zu lenken und/oder zu fokussieren, um die Vielzahl an diskreten Fügestellen 13 zu bilden.
  • Die erste und die zweite Laserquellen 6, 15 können abhängig von dem Aufbau der Produktionslinie an derselben oder zwei getrennten Fertigungsstationen verwendet werden.
  • In manchen Ausführungsbeispielen werden die Blechlamellen 2, 2' mittels Lasersublimationsschneidens teilweise aus dem Band 1 getrennt. Beispielsweise ist die Blechlamelle 2, 2' über einen oder mehrere Mikrostege mit dem Band 1 zunächst mechanisch verbunden. Diese Vorgehensweise kann das Handhaben der Blechlamellen 2, 2' während der nachfolgenden Prozessschritte auch beim Aufstapeln der Blechlamellen 2, 2' erleichtern. In manchen Ausführungsbeispielen werden die Blechlamellen 2, 2' miteinander stoffschlüssig mittels Laserschweißens verbunden, während zumindest die oberste Blechlamelle mit dem Band verbunden ist.
  • In manchen Ausführungsbeispielen werden die erste und die zweite Blechlamelle 2, 2' ohne seitlichen Versatz aufeinander ausgerichtet und verspannt. Die erste und die zweite Blechlamelle 2, 2' können beispielsweise mittels mechanischer Anschläge und/oder Schablonen, die formschlüssig in die Blechlamellen greifen, ausgerichtet werden. In manchen Ausführungsbeispielen wird die erste Blechlamelle 2 mittels einer Brille gegen die zweite Blechlamelle des Stapels verspannt, wobei die Brille Durchgangsöffnungen, durch die der Laserstrahl 14 zum Laserschweißen positioniert werden kann, aufweist.
  • In manchen Ausführungsbeispielen wird das Band 1 in Gestalt eines Streifens bereitgestellt. Eine Blechlamelle 2 wird aus dem Streifen mittels Lasersublimationsschneidens getrennt, der Streifen oder ein weiterer Streifen auf der obersten Blechlamelle des Stapels angeordnet, der Streifen oder der weiteren Streifen miteinander verspannt und mittels Laserschweißens an zumindest eine Position zusammengefügt, um eine Fügestelle 13 herzustellen. Erst anschließend wird eine zweite Blechlamelle 2' aus dem Streifen getrennt.
  • In manchen Ausführungsbeispielen wird das Band 1 in Form eines Coils bereitgestellt, und das Band 1 vom Coil abgewickelt und schrittweise vorgeschoben. Das Band 1 kann Positionslöcher aufweisen, mit deren Hilfe das Band positioniert wird, wie in Verbindung mit 4 schematisch dargestellt und naher erläutert ist.
  • In manchen Ausführungsbeispielen weisen das Band 1 und somit die Blechlamellen 2 eine Isolierschicht auf. Die Blechlamellen 2 werden mit der Isolierschicht aus einem Band 1 mittels Lasersublimationsschneidens getrennt und mittels Laserschweißens an mehreren Stellen 13 stoffschlüssig verbunden. Die Isolierschicht kann MgO oder ZrO2 aufweisen. Die Isolierschicht wird somit mit dem Laserstrahl 5 durch Lasersublimationsschneiden getrennt. Beim Laserschweißen wird der zweite Laserstrahl 14 auf die Isolierschicht auf der obersten Hauptoberfläche gerichtet, die typischerweise verdampft während des Herstellens der Schweißpunkt bzw. Schweißnaht.
  • 2a zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Blechpakets 30, das mit dem in der 1 dargestellten Verfahren hergestellt werden kann.
  • Das Blechpaket 30 weist eine Vielzahl von Blechlamellen 31 aus einer weichmagnetischen Legierung auf, die mittels Lasersublimation aus einem Band aus der weichmagnetischen Legierung getrennt wurden. Beispielsweise kann die weichmagnetische Legierung eine CoFe-Legierung, beispielsweise 49 Gew.-% Fe, 49 Gew.-% Co und 2 Gew.-% V + Nb, sein. Die Blechlamellen 31 weisen jeweils eine Hauptoberfläche 32, eine gegenüberliegende Hauptoberfläche 33 und eine Dicke d auf. Die Dicke d kann ungefähr 0,2 mm sein. Die Blechlamellen 31 sind aufeinander in einer Stapelrichtung 34 gestapelt, wobei sich die Stapelrichtung 34 senkrecht zu den Hauptoberflächen 32, 33 der jeweiligen Blechlamellen 31 erstreckt. Benachbarte Blechlamellen, beispielsweise Blechlamellen 31' und 31'' in der 2a, sind über zumindest eine, vorzugsweise eine Vielzahl, stoffschlüssiger Fügestellen 35 miteinander verbunden. Die Fügestellen 35 sind zusatzstofffrei und jeweils von der Hauptoberfläche 12 der Blechlamellen 31', 31'' vollständig umgeben. Die Vielzahl von stoffschlüssigen Fügestellen 35 ist über die Hauptoberfläche 32 der Blechlamellen 31 verteilt. Die Fügestellen 35 können beispielsweise durch Laserschweißen geformt werden, sodass die Fügestellen 35 jeweils aus geschmolzenem Material der weichmagnetischen Legierung gebildet sind, die wieder erstarrt worden ist.
  • Das Blechpaket 30 kann zahlreiche gestapelte Blechlamellen 31 aufweisen, beispielsweise 100 bis 500. Die jeweiligen Fügestellen 35 weisen eine Tiefe t auf, sodass sie in zwei, wie im ersten Ausführungsbeispiel der 2a dargestellt, oder mehr als zwei, beispielsweise drei, wie im zweiten Ausführungsbeispiel der 2b dargestellt, Blechlamellen 31 angeordnet sind und diese Blechlamellen miteinander stellenweise verbinden. Das Blechpaket 30 weist im Querschnitt mehrere Fügestellen 35 auf, die in unterschiedlichen Ebenen 36 des Blechpakets 30 angeordnet sind, sodass die Blechlamellen 31 über die Fügestellen 35 zu einem Blechpaket aufgebaut sind. Die Fügestellen 35 sind somit über das Volumen des Blechpakets 30 verteilt.
  • Außerhalb der Fügestellen 35 können benachbarte Blechlamellen 31 voneinander getrennt und/oder voneinander elektrisch isoliert sein. Die jeweiligen Blechlamellen 31 können eine Isolierschicht aufweisen, die zumindest die Hauptoberflächen 32, 33 bedeckt. Diese Isolierschicht kann zum Beispiel MgO oder ZrO2 aufweisen. Die Blechlamellen 31 können einzeln mit der Isolierschicht beschichtet werden. In manchen Ausführungsbeispielen wird jedoch das Band mit der Isolierschicht beschichtet und danach werden die Blechlamellen 31 mit der Isolierschicht auf den gegenüberliegenden Hauptoberflächen 32, 33 aus dem Band getrennt. Es ist möglich, nur eine der Hauptoberflächen mit der Isolierschicht zu beschichten und die Isolierschicht zwischen benachbarten Blechlamellen 31 in dem Stapel anzuordnen. In manchen Ausführungsbeispielen wird die Isolierschicht auf beiden Hauptoberflächen 32, 33, beispielsweise durch ein Tauchverfahren aufgebracht.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel der 2a ist die Tiefe t der Fügestelle kleiner als 2d, d.h. zweimal die Dicke. Folglich erstreckt sich die Fügestelle 35 nicht bis zur unteren Hauptoberfläche 33 der unteren Blechlamelle 31. Diese Anordnung kann bei sämtliche Fügestellen 35 verwendet werden oder nur für manche, beispielsweise die unterste Fügestellen, sodass die Unterseite 39 des Blechpakets 30, die durch die untere Hauptoberfläche 33 des untersten Blechlamelle 38 gebildet ist, keine Fügestellen aufweist und somit ein durchgängiges ununterbrochenes Gefüge aufweist.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel der 2b ist die Tiefe t der Fügestelle größer als 2d, sodass die Fügestelle 35 in drei benachbarten Blechlamellen 31, 31' und 11" angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die unterste Fügestelle 35 bis zur Unterseite 39 des Blechpakets 30.
  • In manchen Ausführungsbeispielen, wie in den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen der 1a und 1b, sind die Fügestellen 35 in zwei benachbarten Ebenen 36 des Blechpakets 30 lateral voneinander versetzt. Es ist jedoch auch möglich, dass mehrere Fügestellen 35 vertikal aufeinander angeordnet sind. Abhängig von der Tiefe der Fügestellen können die vertikal ausgerichteten Fügestellen vertikal überlappen oder vertikal aneinander angrenzen, sodass eine Säule aus wiedererstarrtem geschmolzenem Material der weichmagnetischen Legierung gebildet ist.
  • Die Blechpakete 30, 30' weisen Fügestellen 35 auf, die nicht entlang der Außen- oder Innenkontur des Pakets 30, 30' verlaufen, sondern auf den Hauptoberflächen 32, 33 der Einzellamellen 31 und zwischen den einzelnen Lagen des Pakets 30, 30' angeordnet sind. Im Gegensatz zu Blechpaketen, in dem mehrere gestapelte Blechlamellen 31 über eine Schweißnaht an einer Endfläche 37 des Blechpakets 30 miteinander verbunden sind, sind die jeweiligen Fügestellen 35 vollständig von den benachbarten Blechlamellen 31, in denen die Fügestelle 35 angeordnet ist, lateral umgeben, sodass die Fügestelle 35 von dem kristallinen, amorphen oder nanokristallinen Material der Blechlamellen 31 lateral vollständig und ununterbrochen umgeben ist. Bei den Fügestellen 35 des erfindungsgemäßen Blechpakets 30, 30' grenzen jedoch zumindest die Seitenwände der jeweiligen Fügestellen 35 an dem Material der Blechlamellen 31 vollständig und ununterbrochen an. Im Gegensatz dazu grenzt bei einer Naht an der Endfläche 37 des Blechpakets 30 zumindest ein Teil der Naht an Luft an.
  • In der Draufsicht können die jeweiligen Fügestellen 35 verschiedene laterale Formen aufweisen. Es ist auch möglich, dass Fügestellen unterschiedlicher lateraler Form und/oder unterschiedlicher Tiefe in demselben Blechpaket verwendet werden. 2c zeigt eine schematische Darstellung unterschiedlicher lateraler Formen, die für die jeweiligen Fügestellen 135 verwendet werden können. Beispielsweise können die Fügestellen eine Kreisbahn, eine Ellipse, ein Teilkreis, eine gerade oder gekrümmte Linie, ein Vieleck oder oszillierend um eine definierte Bahn, beispielsweise ein Ring, oder eine gerade Linie sein.
  • 3 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite eines Blechpakets 30, das die Form eines Stators 40 hat. Der Stator 40 hat mehrere Zähne 41, die gleichmäßig um einen Außenring 42 verteilt sind, sodass die Zähne 41 auf den Mittelpunkt bzw. die Mittelachse 43 des Stators 40 gerichtet sind. In der 2 sind Beispiele von Fügestellen 3 schematisch dargestellt. Die Fügestellen 35 können eine Punktform haben und sowohl im Mittenbereich des Rings 42 als auch im Mittenbereich der Zähne 41 angeordnet werden. In anderen Ausführungsbeispielen haben die Fügestellen 35' eine längliche, Form beispielsweise eine Linie, die, wie in der 3 dargestellt ist, gerade sein kann. Eine längliche Fügestelle 35 kann auch andere Formen haben, beispielsweise eine gebogenen Form, die Form eines kreisförmigen Rings, eine X-Form, V- Form usw. Weitere in der Draufsicht nicht dargestellte Fügestellen 35 sind zwischen Blechlamellen angeordnet, die sich innerhalb des Stapels des Blechpakets 30 befinden, sodass die Fügestelle 35 in mehreren Ebenen angeordnet und durch das Volumen des Blechpakets 30 verteilt sind, um sämtliche Blechlamellen zu einem Blechpaket 30 stellenweise stoffschlüssig zu verbinden.
  • Die Fügestellen 35 sind jeweils lateral klein und über die Hauptoberflächen 32, 33 verteilt, sodass sie mit einem Laserstrahl niedriger Energie hergestellt werden können, wobei das Risiko, dass die Blechlamelle 31 beeinträchtigt wird, beispielsweise durch ein Loch in der Blechlamelle, das irrtümlich erzeugt wird, reduziert ist. Folglich können die Blechpakete 30 eine sehr niedrige Blechdicke der Einzellagen typischerweise im Bereich von 0,1 mm oder sogar darunter aufweisen.
  • Die Blechpakete können aufgrund des Laserschweißverfahrens sehr kleine Fügestellen aufweisen. Im Falle von Punktschweißungen können Schweißpunktdurchmesser im Bereich von 10 µm bis 1000 µm, 10 µm bis 500 µm oder 20 µm bis 60 µm erreicht werden. Im Falle von Liniennähten können die Fügestellen etwa gleichbreite Nähte, d.h. eine Breite von 10 µm bis 1000 µm, 10 µm bis 500 µm oder 20 µm bis 60 µm und eine Länge L aufweisen, wobei L > B. Die elektrische Kontaktfläche zwischen den Lagen kann auf beispielsweise maximal 10% oder 5% der Gesamtfläche verringert werden. Somit werden der elektrische Widerstand zwischen den Einzellagen erhöht und damit die Wirbelstromverluste reduziert.
  • Die Blechpakete 30, 30' können auch Fügestellen 35 zwischen den Blechlamellen 31 aufweisen, die in Form, Größe, Anzahl und Lage auf dem Querschnitt von Blechlamelle zu Blechlamelle variierbar sind. Ferner können die Form, Größe, Anzahl und Lage der Blechlamellen 31 an die örtlich auftretende magnetische Flussdichte innerhalb der Lagen im Betrieb des Blechpaketes 30 angepasst werden. Die Fügestellen 15 können so ausgeführt werden, dass etwaige negative Einflüsse auf die magnetischen Eigenschaften der Lagen reduziert werden.
  • 4 zeigt Auerschnitte und eine Draufsicht eines Bands 1 mit zumindest einem Positionsloch 21, mit dessen Hilfe das Band 1 positioniert wird und/oder mit dessen Hilfe die Blechlamellen 2 positioniert werden. Das Positionsloch 21 kann durch Stanzen mit einem Stanzwerkzeug 23 in das Band 1 geformt werden. Das Band 1 und/oder die Blechlamellen 2, 2' können mittels zumindest eines Positionsstifts 22, der in die Positionslochs bzw. -löcher 20 eingreift, bewegt werden, um das Band 1 bzw. die Blechlamellen 2 zu positionieren. In manchen Ausführungsbeispielen werden die Positionslöcher 17 verwendet, das Band in mehreren Fertigungsschritten zu positionieren. Beispielsweise können die Schnittkonturen 24, 24' für die Blechlamellen 2, 2' nacheinander hergestellt werden, wie in der 4 auch schematisch dargestellt ist, wobei die Positionslöcher 21 verwendet werden, die Schnittkonturen 24', die im zweiten Schritt geformt werden, in Bezug auf die Schnittkonturen 24, die im ersten Schritt geformt werden, genauer auszurichten.
  • Das Verfahren zu Herstellen eines Blechpakets kann unterschiedlich automatisiert werden.
  • In einem Durchführungsbeispiel werden Einzellamellen vollständig aus einem Blech mittels Lasersublimation getrennt, manuell Lage für Lage übereinandergestapelt und mittels mehrerer auf der Hauptoberfläche verteilten geschweißten Punkte an den Stapel gefügt. Ein solches manuelles Verfahren kann zum Beispiel bei dem Herstellen von Mustern verwendet werden.
  • Für das Lasersublimationsverfahren wird ein gepulster Laserquelle verwendet. Für das Laserschweißen kann z.B. ein Festkörper-Faser-Laser Anwendung finden. Eine Scanner-Optik mit Planfeldobjektiv erlaubt dabei die schnelle und genaue Positionierung des Fokuspunktes im Arbeitsraum der Laseranlage durch Lenkung des Laserstrahls mittels Spiegeln. So können in einer Aufspannung alle Fügestellen einer Lage erzeugt werden. Weiter kann über die programmierbare Optik im Bedarfsfall die Fokuslage der aktuellen Pakethöhe angepasst werden. Je nach Ausführung der Fügestelle kann im Dauerstrich- oder Pulsverfahren geschweißt werden. Diese manuelle Durchführungsform des Verfahrens eignet sich insbesondere zur Herstellung von Mustern und Prototypen in kleinen Stückzahlen.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird jede Lage mit einer geeigneten Vorrichtung ausgerichtet und mit dem bereits vorhandenen Stapel verspannt, bevor das Laserpunktschweißen durchgeführt wird.
  • Ziel der Ausrichtung ist eine vollständige Überlappung der Lagen ohne seitlichen Versatz und ohne ungewollte relative Verdrehung um die Längsachse des Paketes. Zur Ausrichtung können beispielsweise mechanische Anschläge und Schablonenelemente genutzt werden, die formschlüssig in Geometrieelemente der Einzellagen greifen. Geeignet sind hier beispielsweise Außen- und Innendurchmesser, Zahnflanken und eigens vom Paketkonstrukteur eingebrachte Positionierelemente für die Positionierung der fertigen Pakete auf der Motor-/Generatorwelle oder in einem Gehäuse.
  • Ziel der Verspannung der Lagen ist ein minimaler Luftspalt zwischen diesen nach dem Schweißen. Die Verspannung kann zum Beispiel über eine sog. Brille erfolgen, die eine Einzellamelle flächig gegen die oberste Lamelle des bereits gefügten Stapels presst und lokale Durchgangsöffnungen enthält, um das Schweißen zu ermöglichen. Dabei kann entweder die Brille gegen den Stapel oder der Stapel gegen die Brille gepresst werden. Die Variante der feststehenden Brille bietet den Vorteil einer festen Fokuspunktlage für die Laserschweißoperation.
  • In einer zweiten Durchführungsform werden einzelne Prozessschritte wie das Stapeln, Positionieren und Verspannen der Lamellen automatisiert, sodass das gesamte Verfahren teilsautomatisiert ist. Fertig geschnittene Lamellen werden hierzu beispielsweise in einem Magazin oder über Mikrostege angebunden in einem Blechstreifen der Automatisierung zuführt, welche diese per Greifer/Sauger, Schieber oder Drehteller für das Schweißen in den Arbeitsraum des Lasers überführt, wo sie automatisiert gespannt werden und an mehrere Stellen mit der darunterliegenden Blechlamelle bzw. Blechlamellen stoffschlüssig verbunden werden. Nach Erreichen der gewünschten Pakethöhe endet der teilautomatisierte Prozess und das fertige Paket kann entnommen werden. Die Pakethöhe kann durch eine integrierte Höhenmessung oder durch Zählen der Lagen durch die Automatisierung ermittelt werden.
  • In einer dritten Durchführungsform wird das Verfahren weiter automatisiert. In der dritten Ausführungsform wird einer Anlage ein Blechband oder eine Serie von Blechtafeln (beides im Folgenden „Streifen“) zugeführt. Diese Zuführung kann über eine Abwickelhaspel, Umlenkrollen und einen Vorschub erfolgen, wie er in der Stanztechnik Anwendung findet. Bei geringen Blechdicken ist ein Richten zur Entfernung eines möglicherweise vorhandenen Coilsets nicht erforderlich. Die Kontur einer ersten Lamelle wird mit Lasersublimationsschneiden aus dem Streifen geschnitten. Dabei kann die ausgetrennte Lamelle über Mikrostege mit dem Streifen stoffschlüssig verbunden bleiben
  • Loser Schrott kann durch Ausblasen mittels Druckluft aus dem Streifen gelöst und zum Beispiel über Schrottrutschen aus der Anlage geführt werden. Die erste Lamelle wird durch einen Vorschubtakt in einer Positioniervorrichtung platziert. Die Mikrostege werden dabei entweder per Remotelaserschnitt oder durch eine weitere Werkzeugbewegung senkrecht zum Vorschub durchtrennt und die Lamelle somit aus dem Streifen gelöst. Der nächste Vorschubtakt positioniert auf gleiche Weise eine zweite Lamelle über der ersten.
  • Ähnlich zu der zweiten teilsautomatisierten Durchführungsform werden nun beide Lamellen über eine Brille automatisiert miteinander verspannt und dann per mehrfacher Laserschweißung gefügt. Durch einen weiteren Vorschubtakt wird der im Streifen verbliebende Schrott (das „Schrottgitter“) aus dem Arbeitsraum abtransportiert und die nächste Lamelle wird über den bereits gefügten Stapel positioniert. Durch Wiederholung des Ablaufs wächst Lage um Lage das Paket, wobei die bereits gefügten Lamellen als wachsender Stapel durch eine zweite Taktrichtung senkrecht zum Streifen abgeführt werden. Die zweite Taktrichtung kann beispielsweise durch eine vertikale Bewegung der Positioniervorrichtung der Lamellen realisiert sein. Alternativ kann die Fokuslage durch Verfahren des Lasers in vertikaler Richtung nachgestellt werden.
  • Erfolgt eine Aufteilung der Einzeloperationen im Sinne dieser dritten Durchführungsform, können in der ersten Station Pilotlöcher geschnitten werden, die in Folgestationen über Fängerstifte zur Positionierung des Streifens genutzt werden (bei gelüftetem Vorschub). Dies sichert eine exakte Positionierung der in einzelnen Stationen ausgeführten Schnitt- und Schweißoperationen zueinander.
  • In allen nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen wird unter dem Begriff Fügestelle immer eine durch Laserschweißen entstandene Fügestelle als Überlappverbindung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel verstanden.
  • In einer dritten Ausführungsform eines Blechpakets weist das Blechpaket eine Vielzahl punktförmiger Fügestellen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 20-200µm auf, die über die Kontaktfläche jeweils mindestens zweier zu verbindender Lagen,
    d.h. über die Hauptoberflächen der benachbarten Blechlamellen, verteilt sind. Vorteilhaft ist eine solche Verteilung, die eine für die weitere Verarbeitung und spätere Nutzung des Pakets ausreichend feste Verbindung zwischen den Lagen sicherstellt und gleichzeitig die gewünschten elektromagnetischen Eigenschaften des Paketes nur minimal beeinträchtigt. Blechpakete gemäß der Erfindung verfügen über eine große Anzahl und feine Verteilung an Fügestellen. Dies hat zur Folge, dass äußere Lasten in einzelnen Fügestellen vergleichsweise geringe Beanspruchungen hervorrufen, da sich die mechanischen Spannungen auf jeweils mehrere Fügestellen verteilen und sich die Hebelarme zwischen den Lastangriffspunkten und Fügestellen verkürzen. Relevante äußere Lasten entstehen beispielsweise durch punkt- oder linienförmige Kontaktflächen und Relativbewegungen beim Fügen der Pakete mit Wellen und Gehäusen.
  • Gemäß der Erfindung kann ein Knüpfpunkt an jeder beliebigen Stelle auf der Lamelle gesetzt werden, ohne dass dies konstruktive Änderungen der Anlage erfordert. Auf diese Weise können u.a. eine lokale oder vollständige Delamination und ein Auffächern der Lamellen im Bereich feingliedriger Strukturen (wie z.B. Zahngeometrien) effektiv verhindert werden. Durch die geringe Größe der Knüpfpunkte entsteht trotz deren Vielzahl eine vergleichsweise kleine elektrische Kontaktfläche zwischen den Lagen, was die Wirbelstromverluste gering hält. Die geringe Knüpfpunktgröße vereinfacht zudem eine solche Positionierung der Knüpfpunkte, die den magnetischen Fluss möglichst wenig beeinträchtigt.
  • In einer vierten Ausführungsform werden neben punktförmigen Fügestellen andere, durch den Weg des Laserpunktes frei wählbare Formen der Fügestellen verwendet. Diese Formen können beispielsweise gerade Linien, Kreise, Vielecke oder andere Kurvenzüge sein. Vorteilhaft sind dabei solche Liniennahtverläufe, die parallel zu den Linien des magnetischen Flusses liegen. Der magnetische Fluss wird dann nur durch die Breite der Naht beeinträchtigt, welche den für den Fluss zur Verfügung stehenden Querschnitt ohne Störstelle verringert. Die Länge der Naht hat bei parallel zum Fluss ausgerichtetem Verlauf keinen Einfluss auf die Beeinträchtigung des Flusses und kann hinsichtlich der Verbindungsfestigkeit und elektrischen Kontaktfläche optimiert werden. Somit verschiebt sich der Kompromiss aus elektrischer Kontaktierung, magnetischer Beeinflussung und Verbindungsfestigkeit hin zu höheren Verbindungsfestigkeiten.
  • In einer fünften Ausführungsform werden die Fügestellen in ihrer Position von Lage zu Lage variiert, um die durch die elektrische Kontaktierung entstehenden Wirbelstrompfade zu verlängern. Der Laser wird dabei so eingestellt, dass pro Fügestellen nur möglichst wenige Lagen (im Idealfall zwei) gefügt werden. Die unterste Lage soll dabei nicht über die gesamte Dicke aufgeschmolzen werden. Diese Anordnung kann bei den dritten und vierten Ausführungsbeispielen verwendet werden, d.h. bei punktförmigen und länglichen Fügestellen.

Claims (54)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets, umfassend: Teilweises oder vollständiges Trennen einer Vielzahl von Blechlamellen aus einem Band aus einer weichmagnetischen Legierung mittels Lasersublimationsschneidens, wobei die Blechlamellen jeweils eine Hauptoberfläche und eine Dicke d aufweisen, Stapeln der Hauptoberfläche einer ersten der Blechlamellen auf die Hauptoberfläche einer zweiten der Blechlamellen in einer Stapelrichtung, stoffschlüssiges Verbinden der Hauptoberfläche der ersten und der zweiten Blechlamelle mittels Laserschweißens an mehreren Stellen, wobei mehrere zusatzstofffreie Fügestellen zwischen der ersten und der zweiten Blechlamelle geformt werden, die jeweils von der Hauptoberfläche der ersten und der zweiten Blechlamelle vollständig umgeben sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Lasersublimationsschneiden ein erster gepulster Laserstrahl einer ersten Laserquelle mittels eines ersten Führungsmittels und eines ersten Fokussierungsmittels über das Band gelenkt wird, um die Vielzahl von Blechlamellen aus einem Band mittels Lasersublimationsschneidens zu trennen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste gepulste Laserstrahl Picosekundenpulse, Femtosekundenpulse, Nanosekundenpulse oder Mikrosekundenpulse aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei zum Laserschweißen ein zweiter Laserstrahl einer zweiter Laserquelle mittels eines zweiten Führungsmittels und eines zweiten Fokussierungsmittels an die Hauptoberfläche der ersten Blechlamelle des Stapels positioniert wird, um die Fügestelle mittels Laserschweißens zu bilden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die ersten und zweiten Führungsmittel und Fokussierungsmittel jeweils eine Optik aufweisen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Optik einen oder mehrere bewegbare Spiegel aufweist und der oder die Spiegel gesteuert werden, um den Laserstrahl zu lenken und/oder zu fokussieren.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der erste Laserstrahl lateral und/oder vertikal über das Band gelenkt wird, um die Blechlamelle aus dem Band zu trennen.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der zweite Laserstrahl lateral und/oder vertikal über das Band gelenkt wird, um die Fügestelle auf die Hauptoberfläche der ersten Blechlamelle zu positionieren.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die erste und die zweite Laserquellen an derselben oder zwei getrennten Fertigungsstationen verwendet werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blechlamellen mittels Lasersublimationsschneidens teilweise aus dem Band getrennt und miteinander stoffschlüssig mittels Laserschweißens verbunden werden, während zumindest die oberste Blechlamelle mit dem Band verbunden ist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Blechlamelle ohne seitlichen Versatz aufeinander ausgerichtet und verspannt werden.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Blechlamelle mittels mechanischer Anschläge und/oder Schablonen, die formschlüssig in die Blechlamellen greifen, ausgerichtet werden.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Blechlamelle mittels einer Brille gegen die zweite Blechlamelle des Stapels verspannt wird, wobei die Brille Durchgangsöffnungen, durch die der Laserstrahl zum Laserschweißen positioniert werden kann, aufweist.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Band in Form eines Coils bereitgestellt wird und das Band vom Coil abgewickelt und schrittweise vorgeschoben wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Band Positionslöcher aufweist, mit deren Hilfe das Band positioniert wird und/oder mit deren Hilfe die Blechlamellen positioniert werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Band und/oder die Blechlamellen mittels zumindest eines Positionsstifts, der in die Positionslöcher eingreift, positioniert werden, um das Band bzw. die Blechlamellen zu positionieren.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Band in Gestalt eines Streifens bereitgestellt wird, wobei eine Blechlamelle aus dem Streifen mittels Lasersublimationsschneidens getrennt wird, der Streifen oder ein weiterer Streifen auf der Blechlamelle angeordnet wird, der Streifen oder der weiteren Streifen miteinander verspannt und mittels Laserschweißens an zumindest eine Position zusammengefügt und erst anschließend eine zweite Blechlamelle aus dem Streifen getrennt werden.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Band und die Blechlamellen eine Isolierschicht aufweisen und die Blechlamellen mit der Isolierschicht aus einem Band mittels Lasersublimationsschneidens getrennt werden und mittels Laserschweißens an mehreren Stellen stoffschlüssig verbunden werden.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Isolierschicht MgO oder ZrO2 aufweist.
  20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blechlamellen aus einem Band getrennt werden und jeweils eine Richtung aufweisen, die parallel zur Walzrichtung des Bands ist, wobei die Blechlamelle so gestapelt werden, dass die Richtung der jeweiligen Blechlamellen um die Stapelrichtung herum variiert.
  21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke d der jeweiligen Blechlamellen variiert.
  22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: Entfernen von Schrott nach dem Lasersublimationsschneiden.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schrott mittels Druckluft entfernt wird.
  24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blechlamellen teilweise aus dem Band getrennt werden, wobei zumindest ein Mikrosteg die Blechlamellen mit dem Band mechanisch verbindet und der Mikrosteg mittels Lasersublimationsschneidens, Laserschneidens oder mechanisches Schneiden durchtrennt wird.
  25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Band amorph oder nanokristallin oder kristallin oder walzhart oder schlussgeglüht ist.
  26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Blechpaket nachgeglüht wird.
  27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die weichmagnetische Legierung eine FeSi-basierte Legierung mit 2 bis 4,5 Gewichts-% von mindestens einem Element aus der Gruppe Si und Al, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist, oder eine CoFe-basierte Legierung aufweist, die 35 bis 55 Gewichts-% Co und bis zu 2,5 Gewichts-% V, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist, oder eine CoFe-basierte Legierung aufweist, die 45 Gewichts-% ≤ Co ≤ 52 Gewichts-%, 45 Gewichts-% ≤ Fe ≤ 52 Gewichts-%, 0,5 Gewichts-% ≤ V ≤ 2,5 Gewichts-%, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist, oder eine CoFe-basierte Legierung aufweist, die 35 Gewichts-% ≤ Co ≤ 55 Gewichts-%, vorzugsweise 45 Gewichts-% ≤ Co ≤ 52 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Ni ≤ 0,5 Gewichts-%, 0,5 Gewichts-% ≤ V ≤ 2,5 Gewichts-%, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist, oder eine CoFe-basierte Legierung aufweist, die 35 Gewichts-% ≤ Co ≤ 55 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ V ≤ 2,5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ (Ta + 2Nb) ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Zr ≤ 1,5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Ni ≤ 5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ C ≤ 0,5 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Cr ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Mn ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Si ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ Al ≤ 1 Gewichts-%, 0 Gewichts-% ≤ B ≤ 0,01 Gewichts-%, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist, oder eine CoFe-basierte Legierung aufweist, die 5 bis 25 Gewichts-% Co, 0,3 bis 5,0 Gewichts-% V, Rest Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die weichmagnetische Legierung eine CoFe-basierte Legierung, die im Wesentlichen aus 5 Gew.-% ≤ Co ≤ 25 Gew.-% 0,3 Gew.-% ≤ V ≤ 5,0 Gew.-% 0 Gew.-% ≤ Cr ≤ 3,0 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Si ≤ 3,0 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Mn ≤ 3,0 Gew.-% 0 Gew.-% ≤ Al ≤ 3,0 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Ta ≤ 0,5 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Ni ≤ 0,5 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Mo ≤ 0,5 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Cu ≤ 0,2 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Nb ≤ 0,25 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Ti ≤ 0,05 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Ce ≤ 0,05 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Ca ≤ 0,05 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Mg ≤ 0,05 Gew.-% 0 Gew. % ≤ C ≤ 0,02 Gew.-% 0 Gew. % ≤ Zr ≤ 0,1 Gew.-% 0 Gew. % ≤ O ≤ 0,025 Gew.-% 0 Gew. % ≤ S ≤ 0,015 Gew.-%
    Rest Eisen, wobei Cr+Si+Al+Mn ≤ 3,0 Gew.-%, und bis zu 0,2 Gew.-% an anderen Verunreinigungen besteht.
  29. Blechpaket nach Anspruch 28, wobei 10 Gew.-% ≤ Co ≤ 20 Gew.-%, vorzugsweise 15 Gew.-% ≤ Co ≤ 20 Gew.-% gilt, oder 0,5 Gew.-% ≤ V ≤ 4,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,0 Gew.-% ≤ V ≤ 3,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,3 Gew.-% ≤ V ≤ 2,7 Gew.-% gilt, oder 0,1 Gew.-% ≤ Cr ≤ 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-% ≤ Cr ≤ 1,0 Gew.- %, vorzugsweise 0,3 Gew.-% ≤ Cr ≤ 0,7 Gew.-% gilt, oder 0,1 Gew.-% ≤ Si ≤ 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,15 Gew.-% ≤ Si ≤ 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-% ≤ Si ≤ 0,5 Gew.-% gilt und/oder die Summenformel 0,1 Gew.-% ≤ Cr+Si+Al+Mn ≤ 1,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-% ≤ Cr+Si+Al+Mn ≤ 0,6 Gew.-% gilt.
  30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke d ≤ 0,5 mm, vorzugsweise d ≤ 0,35 mm, oder d ≤ 0,20 mm oder d ≤ 0,10 mm ist.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 30, wobei der Laserstrahl auf der Hauptoberfläche der ersten Blechlamelle so gelenkt wird, dass eine punktförmige Fügestelle gebildet wird.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 31, wobei der Laserstrahl über die Hauptoberfläche der ersten Blechlamelle so gelenkt wird, dass eine längliche Fügestelle mit einer Längsrichtung gebildet wird.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei die längliche Fügestelle eine gerade Linie, eine Kurve oder eine eckige Form oder eine X-Form, eine V-Form, eine U-Form, eine geschlossene Form oder eine Ringform hat.
  34. Verfahren nach Anspruch 32 oder Anspruch 33, wobei die Längsrichtung parallel zu den Linien des magnetischen Flusses im fertigen Blechpaket angeordnet ist.
  35. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, wobei die Längsrichtung parallel zu den Linien des magnetischen Flusses in dieser Ebene des fertigen Blechpakets angeordnet ist.
  36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistung des Laserstrahls derart eingestellt wird, dass die Fügestellen jeweils eine Tiefe aufweisen und die Tiefe zumindest einer der Fügestellen sich über maximal zwei oder maximal drei oder zumindest drei benachbart aufeinander gestapelten Blechlamellen erstreckt.
  37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistung des Laserstrahls derart eingestellt wird, dass die Fügestelle in der untersten Blechlamelle des Blechpakets über nur einen Teil der gesamten Dicke des Blechs verläuft, sodass die untere Stirnseite des Blechpakets frei von Fügestellen ist.
  38. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei die erste Blechlamelle und die zweite Blechlamelle relativ zueinander ausgerichtet sind, um einen Überlappstoß oder einen Parallelstoß zu bilden.
  39. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 38, wobei die erste Blechlamelle und die zweite Blechlamelle verspannt werden, um der Luftspalt zwischen der ersten Blechlamelle und der zweiten Blechlamelle zu verringern.
  40. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 39, wobei zumindest drei Blechlamellen aufeinander gestapelt sind und mittels mehrerer Fügestellen miteinander verbunden sind.
  41. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 40, ferner aufweisend: Stapeln zumindest einer weiteren Blechlamelle auf die zweite Blechlamelle und danach stoffschlüssiges Verbinden der weiteren Blechlamelle und der ersten Blechlamelle mittels mehrerer zusatzstofffreier Fügestellen, die jeweils von der Hauptoberfläche der weiteren und der ersten Blechlamelle vollständig umgeben sind.
  42. Blechpaket, aufweisend: eine Vielzahl von Blechlamellen aus einer weichmagnetischen Legierung, die jeweils eine Hauptoberfläche und eine Dicke d aufweisen, wobei die Hauptoberflächen der Blechlamellen aufeinander in einer Stapelrichtung gestapelt sind und benachbarte Blechlamellen über eine Vielzahl stoffschlüssiger Fügestellen miteinander verbunden sind, wobei die Fügestellen zusatzstofffrei und jeweils von der Hauptoberfläche der benachbarten Blechlamellen vollständig umgeben sind, wobei die Blechlamellen Kanten aufweisen, die gratfrei sind.
  43. Blechpaket nach Anspruch 42, wobei die Fügestellen jeweils aus geschmolzenem Material der weichmagnetischen Legierung gebildet sind.
  44. Blechpaket nach Anspruch 42 oder Anspruch 43, wobei die Fügestellen jeweils durch eine Schweißnaht gebildet sind.
  45. Blechpaket nach einem der Ansprüche 42 bis 44, wobei die Fügestellen über die Hauptoberfläche der Blechlamellen verteilt sind.
  46. Blechpaket nach einem der Ansprüche 42 bis 45, wobei die Fügestellen über das Volumen des Blechpakets verteilt sind.
  47. Blechpaket nach einem der Ansprüche 42 bis 46, wobei die Fügestellen in mehreren Ebenen des Blechpakets angeordnet sind und in den Ebenen eine unterschiedliche laterale Anordnung aufweisen und/oder in der Stapelrichtung aufeinander angeordnet sind.
  48. Blechpaket nach einem der Ansprüche 42 bis 47, wobei die Fügestellen in der Ebene der Hauptoberfläche punktförmig, kreisförmig, länglich, eckig, ringförmig, bogenfömig oder gerade sind oder eine X-Form, Y-Form, V-Form, U-Form aufweisen.
  49. Blechpaket nach einem der Ansprüche 42 bis 48, wobei zumindest eine der Fügestellen zumindest eine Abmessung A aufweist, wobei 10 µm ≤ A ≤ 1000 µm, vorzugsweise 10 µm ≤ A ≤ 500 µm, vorzugsweise 20 µm ≤ A ≤ 100 µm.
  50. Blechpaket nach einem der Ansprüche 42 bis 49, wobei die Fügestellen jeweils eine Tiefe aufweisen und die Tiefe zumindest einer der Fügestellen sich über maximal zwei oder maximal drei oder zumindest drei benachbart aufeinander gestapelte Blechlamellen erstreckt.
  51. Blechpaket nach einem der Ansprüche 42 bis 50, wobei die Fügestellen zusammen eine elektrische Gesamtkontaktfläche von weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5%, vorzugsweise weniger als 1 % der Grenzfläche der Blechlamellen aufweisen.
  52. Blechpaket nach einem der Ansprüche 42 bis 51, wobei das Band und die Blechlamellen eine Isolierschicht aufweisen.
  53. Blechpaket nach Anspruch 52, wobei die Isolierschicht MgO oder ZrO2 aufweist.
  54. Blechpaket nach einem der Ansprüche 42 bis 53, wobei die Blechlamellen jeweils eine Richtung aufweisen, wobei die Blechlamellen so gestapelt werden, dass die Richtung der jeweiligen Blechlamellen um die Stapelrichtung herum variiert.
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