特許 7467776 少なくとも１つの空隙部を有する材料層を製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(54)【発明の名称】少なくとも１つの空隙部を有する材料層を製造する方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 5/10 20060101AFI20240408BHJP

   H02K 15/12 20060101ALI20240408BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20240408BHJP

【ＦＩ】

B22F5/10

H02K15/12 A

H02K15/02 F

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023529119

(86)(22)【出願日】2021-11-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-05

(86)【国際出願番号】 EP2021081690

(87)【国際公開番号】W WO2022112038

(87)【国際公開日】2022-06-02

【審査請求日】2023-07-04

(31)【優先権主張番号】20209854.7

(32)【優先日】2020-11-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390039413

【氏名又は名称】シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト

【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ

(74)【代理人】

【識別番号】110003317

【氏名又は名称】弁理士法人山口・竹本知的財産事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075166

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 巖

(74)【代理人】

【識別番号】100133167

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100169627

【弁理士】

【氏名又は名称】竹本 美奈

(72)【発明者】

【氏名】シュー，カーステン

(72)【発明者】

【氏名】ソレル，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】フォルマー，ロルフ

【審査官】池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－１５７９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９９８３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｆ １／００ － ８／００

Ｈ０２Ｋ １／００ － １／１６

Ｈ０２Ｋ １／１８ － １／２６

Ｈ０２Ｋ １／２８ － １／３４

Ｈ０２Ｋ １５／００ － １５／０２

Ｈ０２Ｋ １５／０４ － １５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

グリーン体（５２）から少なくとも１つの空隙部（３２）を有する材料層（１６）を製造する方法であって、
少なくとも１つのバインダ剤を含む第１の懸濁液（３６）を、第１のテンプレート（４０）の第１の開口部（３８）を通して塗布するステップ（３４）と、
バインダ剤と第２の材料の固体微粒子とを含有する第２の懸濁液（４６）を第２のテンプレート（５０）の第２の開口部（４８）を通して塗布するステップ（４４）であって、塗布された前記第１の懸濁液（３６）が前記第２のテンプレート（５０）の前記第２の開口部（４８）内に完全に収容され、前記第２の懸濁液（４６）が前記第１の懸濁液（３６）を完全に取り囲んでいる、ステップ（４４）と、
前記懸濁液（３６、４６）を含有するグリーン体（５２）を焼結するステップ（５４）であって、該焼結するプロセスによって前記第１の懸濁液（３６）が蒸発されて、前記空隙部（３２）が利用可能となり、前記第２の懸濁液（４６）中の固体微粒子の永久的な結合が得られる、ステップ（５４）と、
を含む方法。

【請求項2】

前記第１の懸濁液（３６）を塗布するステップ（３４）の後に、及び／又は、前記第２の懸濁液（４６）を塗布するステップ（４４）の後に、前記グリーン体（５２）が熱供給により乾燥される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１のテンプレート（４０）が略円形の開口部（３８）を有し、前記焼結するステップ（５４）中に前記第１の懸濁液（３６）の蒸発により前記材料層（１６）内に略円形の空隙部（３２）が形成される、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の懸濁液（３６）が前記第１のテンプレート（４０）を通して塗布されるよりも厚く、前記第２の懸濁液（４６）が前記第２のテンプレート（５０）を通して塗布される、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記焼結するステップの前に、前記懸濁液（３６、４６）の一部が、切り取られる、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記第２の材料が磁性金属材料を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記第２の懸濁液（４６）の塗布（４４）の後に、前記第１の懸濁液（３６）を第３のテンプレート（６６）の第３の開口部（６４）を介して再塗布するステップ（６２）であって、前記第２のテンプレート（５０）の前記第２の開口部（４８）が前記第３のテンプレート（６６）の前記第３の開口部（６４）内に少なくとも部分的に含まれており、前記第３のテンプレート（６６）を用いて塗布された前記第１の懸濁液（３６）が、前記第２のテンプレート（５０）を用いて塗布された前記第２の懸濁液（４６）を少なくとも部分的に取り囲んでいる、ステップ（６２）と、
第５のテンプレート（８０）の第５の開口部（７８）を通して前記第２の懸濁液（４６）を再塗布するステップ（７６）であって、前記第３のテンプレート（６６）の前記第３の開口部（６４）が前記第５のテンプレート（８０）の前記第５の開口部（７８）内に少なくとも部分的に含まれており、前記第５のテンプレート（８０）を用いて塗布された前記第２の懸濁液（４６）が前記第３のテンプレート（６６）を用いて塗布された前記第１の懸濁液（３６）を少なくとも部分的に取り囲んでいる、ステップ（７６）と、
を含む請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記第３のテンプレート（６６）が、前記第１の懸濁液（３６）の蒸発によって前記空隙部（３２）の周りに他の複数の空隙部（５８）が同心状に配置されて形成されるように、作られている、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記第１の懸濁液（３６）を再塗布するステップ（６２）の後に、バインダ剤と第３の材料の固体微粒子とを含む第３の懸濁液（７０）を第４のテンプレート（７４）の第４の開口部（７２）を通して塗布するステップであって、前記第３の材料は前記第２の材料とは異なるものであり、前記第４のテンプレート（７４）の前記第４の開口部（７２）が前記第３のテンプレート（６６）の前記第３の開口部（６４）内に少なくとも部分的に含まれており、前記第４のテンプレート（７４）を用いて塗布された前記第３の懸濁液（７０）が前記第３のテンプレート（６６）を用いて塗布された前記第１の懸濁液（３６）を少なくとも部分的に取り囲んでいる、ステップと、
前記複数の懸濁液（３６、４６、７０）を含むグリーン体（５２）を焼結するステップであって、該焼結するプロセスによって、前記第２の懸濁液（４６）及び前記第３の懸濁液（７０）の固体微粒子の永久的な結合が得られ、前記第２の懸濁液（４６）の固体微粒子を有する領域と、これに隣接する前記第３の懸濁液（７０）の固体微粒子を有する領域と、が材料結合的に接続される、ステップと、
を有する請求項７または８に記載の方法。

【請求項10】

前記第３の材料が非磁性金属材料を含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

１０μｍ～３００μｍの層厚を有する材料層（１６）が製造される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

少なくとも１つの層側面（２８）に電気絶縁コーティング（３０）が塗布される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

少なくとも１つの層側面（２８）に電気絶縁ラッカーが塗布される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

回転電気機械（２）のロータ（６）又はステータ（８）用の材料層構造体の製造方法であって、複数の材料層（１６）の製造を含む方法において、
前記複数の材料層（１６）のうち少なくとも１つが請求項１から１３のいずれか１項に従って製造され、前記複数の材料層（１６）が積層されて形成される方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、グリーン体から少なくとも１つの空隙部を有する材料層を製造する方法に関する。

【0002】

本発明は、さらに、回転電気機械のロータまたはステータ用の材料層構造体の製造方法に関する。

【0003】

回転電気機械では、渦電流の伝搬を抑制するために、積層された電気鉄板で作られた積層コアが使用されるのが普通である。そのような回転電気機械は、例えば、モータ及び発電機である。例えば、軟磁性材料、特に鉄を含む電気鉄板は、通常、大きな圧延シートから切り出されるか又は打ち抜かれる。次いで、このシートをパッケージし、積層コアを形成する。現在のところ、この種の従来の製造方法を用いて１００μｍ未満の層厚を有するシートを工業的規模で製造することは不可能である。また、大きなシートからこれらのシートを切り取ったり打ち抜いたりすると、廃棄物が発生する。

【0004】

特許文献１には、材料層の層中心に配置された回転軸を中心とする回転方向を有する発電回転機械のロータ用の材料層が記載されており、該材料層は層の略中心に配置された材料空隙部を有し、該材料層は第１の領域を有し、該第１の領域は第１の強度を有する第１の材料を有し、該材料層は該層中心に対して同心状に配置された略環状の第２の領域を有し、該第２の領域は第１の強度よりも強い第２の強度を有する第２の材料を有し、該第１の材料と該第２の材料とは材料結合により接続されている。この発明は、さらに、材料層構造体および材料層の製造方法に関する。

【0005】

特許文献２には、第１のグリーン体が第１の材料から付加製造法で作られ、この第１のグリーン体が第１の熱プロセスによって熱的に前処理される製造方法が記載されている。第２のグリーン体は、第１の材料とは異なる第２の材料から付加製造法で作られる。熱的に前処理された第１のグリーン体及び第２のグリーン体が第２の熱的プロセスを用いて一緒に処理されて、金属の対象物が得られる。

【0006】

特許文献３には、０．５～５００μｍの層厚を有する材料層を製造するための方法が記載されており、少なくとも１つのバインダ剤及び固体微粒子を有する懸濁液を、グリーン体を得るためにテンプレートを通してベース面上に塗布するステップと、特にバインダ除去によってグリーン体からバインダを追い出すステップと、加熱によって、及び／又は、加圧によって、特に焼結によって固体微粒子の永久的な結合を得るステップと、を有する。

【0007】

特許文献４には、ステータ及びロータ及び／又は電気コイルを備えた電気エネルギー変換器が記載されている。このステータ及び／又はロータ及び／又は少なくとも１つの電気コイルは、３次元のモノリシック要素として形成されており、互いに焼結された導電性の、透磁性の、非透磁性の、非導電性の、磁性の、及び／又は、磁化可能な材料で作られている。

【0008】

少なくとも１つの開口部により材料層に印刷するには、例えばスクリーンとして形成された複雑に構造化されたテンプレートが必要である。このようなテンプレートは高価であり、製造が複雑である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】国際公開第２０２０／０１１８２１Ａ１号パンフレット

【文献】欧州特許出願公開第３７２５４３５Ａ１号明細書

【文献】欧州特許出願公開第３５９５１４８Ａ１号明細書

【文献】独国特許出願公開第１０２０１１１０９１２９Ａ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

そこで、本発明の課題は、従来技術よりもコスト的に有利な、少なくとも１つの空隙部を有する材料層の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

この課題は、グリーン体から少なくとも１つの空隙部を有する材料層を製造するための、少なくとも１つのバインダ剤を含む第１の懸濁液を第１のテンプレートの第１の開口部を通して塗布するステップと、バインダ剤と第２の材料の固体微粒子とを含む第２の懸濁液を第２のテンプレートの第２の開口部を通して塗布するステップであって、この場合、第１のテンプレートの第１の開口部は第２のテンプレートの第２の開口部に完全に含まれており、その面内で第２の懸濁液は第１の懸濁液を完全に囲んでいる、ステップと、これらの懸濁液を含むグリーン体を焼結するステップであって、ここで、この焼結ステップにより第１の懸濁液が蒸発されて、空隙部が利用可能となり、第２の懸濁液内の固体微粒子の永久的な結合が得られる、ステップと、を有する方法により解決される。

【0012】

さらに、この課題は本発明により、回転電気機械のロータまたはステータ用の材料層構造体を製作するための複数の材料層を製造することを含む方法によって解決され、この場合、前記複数の材料層のうちの少なくとも１つは上述の方法によって製造され、これらの材料層が積層して構成される。

【0013】

前記材料層の製造方法に関して以下に記載される利点および好ましい実施形態は、材料層構造体の製造方法にも適用することができる。

【0014】

本発明の基本的な考え方は、回転電気機械用の積層コアに使用することができる、少なくとも１つの空隙部を有する材料層が、例えば、安価で簡単なテンプレートを用いた改善されたスクリーン印刷法によって製造される、ということにある。このスクリーン印刷は少なくとも２つのテンプレートを用いて実施され、これらのテンプレートはそれぞれ材料層のための懸濁液を塗布するための開口部を有する。まず最初に、少なくとも１つのバインダ剤を含む第１の懸濁液を塗布する。この第１の懸濁液は位置マーカー材料として機能し、例えば、特に有機のバインダポリマを含有する。オプション的に、この第１の懸濁液は、さらに、例えば、例えば１００℃～２５０℃の低温で分離可能で、したがって蒸発させることができる有機ポリマで生成された第１の材料からなる固体微粒子を含有している。これに代えて、第１の懸濁液の第１の材料は、少なくとも焼結しにくい材料、例えば、グラファイト粉末、酸化イットリウム、ＡｌＮ、ＹＡＧまたは酸化マグネシウムから製造され、この場合、この少なくとも焼結しにくい固体微粒子の永久的な結合が形成されていないので、この少なくとも焼結しにくい材料は、バインダ剤を追い出すことによって蒸発させることができる。その次のステップでは、バインダ剤と第２の材料の固体微粒子とを含む第２の懸濁液が塗布される。第２の懸濁液の、第２の材料で作られた固体微粒子は、例えば強磁性材料、特に鉄または磁性鉄合金を含有している。

【0015】

第１の懸濁液は第１のテンプレートの第１の開口部を通して塗布され、一方、第２の懸濁液は第２のテンプレートの第２の開口部を通して塗布される。第１のテンプレートの第１の開口部は、第２の懸濁液が第１の懸濁液を完全に取り囲むように、第２のテンプレートの第２の開口部内に完全に収容されている。第１のテンプレートの第１の開口部が第２のテンプレートの第２の開口部内に完全に収容されているということは、第１の開口部が完全に第２の開口部の面内に存在することを意味する。特に、それぞれのテンプレートは、印刷される各材料層に対してただ一つの開口部を有する。１つのベース面上で、複数の特に同一の開口部を有する１つのテンプレートを用いて、複数の特に同一の材料層を同時に印刷することができる。

【0016】

次のステップではこれら複数の懸濁液を含むグリーン体を焼結する、この場合、第１の懸濁液を焼結プロセスによって蒸発させ、第２の懸濁液中の固体微粒子の永久的な結合が得られる。この関連において、特に、この焼結には、第１の懸濁液のバインダ剤、及び、場合によっては別の蒸発性成分を追い出すためのバインダ除去プロセスと、それに続く本来の焼結プロセスとが含まれる。このバインダ除去は、例えば３００℃～６００℃の温度で行われ、一方、本来の焼結プロセスは、例えば７００℃～１３５０℃の温度で行われる。

【0017】

このような印刷方法により、製造が容易であり、したがって安価なテンプレートの使用が可能となる。さらに複数のテンプレートを追加することにより、複数の材料からなる複数の材料層を容易かつ安価に製造することができる。

【0018】

別の実施形態では、第１の懸濁液の塗布の後に、特に直後に、及び／又は、第２の懸濁液の塗布の後に、特に直後に、グリーン体が熱供給により乾燥される。この乾燥は、例えば、加熱ランプによって行われる。例えば、個々の印刷ステップの間ではそれぞれ例えば最大で６０秒の短時間の乾燥が行われ、一方、懸濁液の塗布後にはより長時間の例えば最大で６０分の乾燥ステップが行われる。特に、このような短い乾燥時間により、新しく塗布された懸濁液が固定され、後続の印刷ステップにおける塗りつぶしが防止され、一方、最終のより長時間の乾燥ステップにより、例えば、残留しているかもしれない溶媒が追い出される。

【0019】

別の実施形態では、第１のテンプレートが略円形の開口部を有し、この場合、焼結中に、第１の懸濁液の蒸発によりその材料層内に略円形の空隙部が形成される。このような略円形の開口部は、例えば、シャフトを収容するのに好適である。蒸発性の懸濁液により開口部を形成することにより、例えばシャフトを収容する際に、高い精度と、それによる正確な嵌め合いが可能になる。

【0020】

別の実施形態では、第１の懸濁液が第１のテンプレートを通して塗布されるよりも厚く、第２の懸濁液が第２のテンプレートを通して塗布される。特に、テンプレートの高さは、予め存在する印刷パターンがベース領域から削り取られるのを防止するために、例えば１％から１０％の範囲で、特に１％から５％の範囲で、部分印刷から部分印刷まで逐次増加する。

【0021】

別の実施形態では、焼結前に、懸濁液の一部が、グリーン体が載置されている平坦なベース面に対して特に平行に切り取られる。例えば、グリーン体の上部領域は切除法によって除去される。この上部領域はグリーン体の全厚さの例えば最大２０％、特に最大５０％である。この切除法は、例えば、サーマルソーイング（Thermosaegen）とも呼ばれるホットワイヤ切断、ドライグラインディング、ビブラトーム（Vibratomie）とも呼ばれる振動切断、または凍結切断によって実現される。あるいは、この切除は、加熱された、階段状の「ドクターブレード（Doctor Blades）」によって、又は、エッチングとそれに続く拭き取りによって行われる。特に平行な切除により、非常に薄い層厚を達成することが可能となる。

【0022】

別の実施形態では、第２の材料が磁性金属材料、特に磁性鉄または磁性鉄合金を含む。このような材料は、特に焼結に有利であることが経験的に示されている。

【0023】

別の実施形態では、本方法が以下の別のステップ、すなわち第２の懸濁液の塗布後に、第３のテンプレートの第３の開口部を通して、第１の懸濁液を再塗布するステップであって、この場合、第２のテンプレートの第２の開口部は第３のテンプレートの第３の開口部内に少なくとも部分的に含まれており、第３のテンプレートを用いて塗布された第１の懸濁液は第２のテンプレートを用いて塗布された第２の懸濁液を少なくとも部分的に取り囲んでいる、ステップと、第５のテンプレートの第５の開口部を通して第２の懸濁液を再塗布するステップであって、この場合、第３プレートの第３の開口部は第５のテンプレートの第５の開口部内に少なくとも部分的に含まれており、第５のテンプレートを用いて塗布された第２の懸濁液は第３のテンプレートを用いて塗布された第１の懸濁液を少なくとも部分的に取り囲んでいる、ステップと、を含む。このような印刷方法により、製造が簡単で、したがって安価なテンプレートの使用が可能である。

【0024】

別の実施形態では、第１の懸濁液の蒸発によってその空隙部の周りに他の複数の空隙部が同心状に配置されて形成されるように、第３のテンプレートが製作されている。このような複数の他の空隙部内に、同期機として運転するための永久磁石、又は、非同期機として運転するための短絡リングのバーを配置することができる。このような印刷方法により、様々なロータアーキテクチャのための複数の材料層をフレキシブルに付加製造法で製造することができる。

【0025】

別の実施形態では、本方法が以下のさらなるステップ、すなわち第１の懸濁液を再塗布した後に、バインダ剤と第３の材料の固体微粒子とを含む第３の懸濁液を第４のテンプレートの第４の開口部を通して塗布するステップであって、この場合、第３の材料は第２の材料とは異なるものであり、さらにこの場合、第４のテンプレートの第４の開口部は第３のテンプレートの第３の開口部内に少なくとも部分的に含まれており、第４のテンプレートを用いて塗布された第３の懸濁液は第３のテンプレートを用いて塗布された第１の懸濁液を少なくとも部分的に取り囲んでいる、ステップと、これらの複数の懸濁液を含むグリーン体を焼結するステップであって、この場合、この焼結プロセスによって、第２の懸濁液及び第３の懸濁液の固体微粒子の永久的な結合が得られ、第２の懸濁液の固体微粒子を有する領域と、これに隣接する第３の懸濁液の固体微粒子を有する領域とが材料結合的に接続される、ステップと、を有する。第２及び第３の材料は例えば金属材料として作られており、これらの電気伝導度及び／又は熱伝導度及び／又は磁気特性は異なっている。このような材料結合的な接続により、材料層内部における高い機械的安定性が得られる。複数のテンプレートを追加することにより、複数の材料からなる複数の材料層を容易かつ安価に製造することができる。

【0026】

別の実施形態では、第３の材料が非磁性金属材料、特に非磁性鉄又は非磁性鉄合金を含む。例えば、第３の材料はオーステナイトを含む。特にこの第３の材料は、ロータ積層コアに用いる場合に、例えば他の複数の空隙部内に配置された複数の永久磁石間の磁気的短絡を防止するように、材料層内に配置される。複数の異なる材料から構成される材料層を、この種の方法で容易かつ安価に製造することができる。

【0027】

別の実施形態では、１０μｍ～３００μｍ、特に１０μｍ～１００μｍの層厚を有する材料層が製造される。このような層厚では、例えば回転電気機械に用いられる場合に十分な渦電流抑制効果が得られる。

【0028】

別の実施形態では、少なくとも１つの層側面に電気絶縁コーティングが塗布される。このような絶縁コーティングは、例えば陽極酸化、すなわち、制御された酸化変換によって生成され、この場合、この絶縁コーティングにより、ある材料層から別の材料層への電気伝導が防止される。

【0029】

別の実施形態では、層の少なくとも１つの側面に電気絶縁ラッカーが塗布される。このラッカー、特に焼付ワニスは、絶縁性が良好であり、薄く塗布することができるので、高い積層率が達成できる。

【0030】

以下では、図面に示された実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】回転電気機械の断面模式図

【図2】材料層の第１の実施形態の模式図

【図3】材料層を製造する第１の方法の模式図

【図4】材料層の第２の実施形態の模式図

【図5】材料層を製造する第２の方法の模式図

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下で説明する複数の実施例は本発明の好ましい実施形態である。これらの実施例において、各実施形態の記載された構成要素は、それぞれが個別の、互いに独立していると見なすべき本発明の個々の特徴を表し、これらの特徴も互いに独立して本発明を発展させるものであり、したがって、個別にも、又は、示された組み合わせ以外でも、本発明の構成要素と見なすことができる。さらに、記載された実施形態は、本発明の上述の特徴のさらなる特徴によっても補完することができる。同じ参照記号は異なる図において同じ意味を有する。

【0033】

図１は、回転電気機械２の断面模式図である。モータ及び／又は発電機として構成することができる回転電気機械２は、回転軸線４を中心に回転することができるロータ６と、ステータ８とを有し、このステータ８は、一例として、ロータ６の半径方向外側に配置されている。回転軸線４は、軸方向、半径方向および周方向を規定する。ロータ６とステータ８との間には流体ギャップ１０が形成されており、特にエアーギャップとして作られている。

【0034】

ロータ６は、シャフト１２とロータ積層コア１４とを有し、ロータ積層コア１４は、シャフト１２に回り止めして結合されている。ロータ積層コア１４は、積層され互いに電気的に絶縁された多数の材料層１６を有し、これらの材料層は１０μｍ～３００μｍ、特に１０μｍ～１００μｍの範囲の第１の層厚ｄ１を有し、強磁性材料、例えば鉄または鉄合金から製造されている。また、ロータ６は同期機として運転するためにロータ積層コア１４に接続された複数の永久磁石１８を備える。ロータ６は非同期機として運転するために、特に、永久磁石１８の代わりに、短絡ケージまたは励磁巻線を有することができる。ロータ６のシャフト１２はベアリング２０を介して回転可能に配置されている。

【0035】

ステータ８は、ステータ巻線２４が収容されたステータ積層コア２２を備える。ステータ積層コア２２は互いに電気的に絶縁された多数の材料層１６を有し、これらの材料層は１０μｍ～３００μｍ、特に１０μｍ～１００μｍの範囲の第２の層厚ｄ２を有し、強磁性材料、例えば鉄または鉄合金で製造されている。ロータ６及びステータ８は、閉じられたハウジング２６内に収容されている。

【0036】

図２は材料層１６の第１の実施形態の模式図であり、この材料層は１０μｍ～３００μｍ、特に１０μｍ～１００μｍの範囲の層厚ｄを有し、スクリーン印刷により、さらにその次に行われる焼結によって製造されている。図２の材料層１６は、ロータ積層コア１４またはステータ積層コア２２用に構成することができ、少なくとも８ｍＳ／ｍの電気伝導度を有する強磁性材料、例えば鉄または鉄合金から製造される。材料層１６の層側面２８は電気絶縁コーティング３０を有し、これは、例えば積層コア１４、２２に使用される場合、複数の積層された材料層１６を互いに電気的に絶縁するのに適している。電気絶縁コーティング３０は、例えば、電気絶縁ラッカー、特に焼付ワニスで製造されている。さらに、電気絶縁コーティング３０の最大層厚ｓは１μｍである。さらに、材料層１６の重心Ｓには略円形の空隙部３２があり、これは、例えば、シャフト１２を収容するのに適している。特に、材料層１６は、重心Ｓに対して回転対称であり、材料層１６は、オプションとして、このようなシャフト１２の嵌め合い結合のための手段を有しており、この手段は例えばフェザーキーを収容するための溝として製作されている。図２の材料層１６の詳細は図１のものと同じである。

【0037】

図３は、略円形の空隙部３２を有する材料層１６を製作するための第１の方法を模式的に示す。一例として、図２による材料層１６の第１の実施形態が実行される。この製造方法には、第１のテンプレート４０の円形の第１の開口部３８を通して平坦なベース面４２上への、少なくとも１つのバインダ剤を含む第１の懸濁液３６の塗布３４が含まれる。第１の懸濁液３６の塗布３４の後に、第１の懸濁液３６を固定し、従って後続のステップにおける塗りつぶしを防止するために、例えば最大で６０秒の短い乾燥ステップが続く。この乾燥は、例えば、熱を加えることによって、特に加熱ランプによって行われる。

【0038】

第１の懸濁液３６の塗布３４および第１の懸濁液３６の短時間の乾燥の後、この製造方法では、バインダ剤と第２の材料の固体微粒子とが含まれた第２の懸濁液４６の塗布４４が行われる。第２の懸濁液４６は、例えば、第２のテンプレート５０の円形の第２の開口部４８を通して塗布される。この場合、第１のテンプレート４０の第１の開口部３８は、第２のテンプレート５０の第２の開口部４８の内部に完全に含まれているので、第２の懸濁液４６は第１の懸濁液３６を完全に取り囲んでいる。

【0039】

第１の懸濁液３６は位置マーカーとして機能し、例えば、バインダ剤ポリマ、特に有機バインダ剤ポリマを含む。この第１の懸濁液は、オプションとして、例えば有機ポリマで作られた第１の材料の固体微粒子を追加的に含有する。このようなポリマは、特に低温、例えば１００℃～２５０℃での熱処理によって分解可能であり、したがって完全に除去することができる。あるいは、第１の懸濁液３６内の第１の材料は、少なくとも焼結しにくい材料、例えば、グラファイト粉末、酸化イットリウム、ＡｌＮ、ＹＡＧまたは酸化マグネシウムとして作られ、この場合、この少なくとも焼結しにくい固体微粒子の永久的な結合は形成することができないので、この少なくとも焼結しにくい材料は、バインダ剤を追い出すことによって蒸発させることができる。第２の懸濁液４６中の、第２の材料から作られた固体微粒子は、例えば強磁性材料、特に鉄または磁性鉄合金を含有する。第２の懸濁液４６の塗布４４に続いて、例えば最大で６０分のより長い乾燥ステップが行われ、残っている溶媒を追い出し、懸濁液３６、４６を固定し、グリーン体５２を得ることができる。

【0040】

その次のステップにおいて、懸濁液３６、４６を含むグリーン体５２は、略円形の空隙部３２を有する材料層１６を得るために焼結され、ここで、第１の懸濁液３６はこの焼結プロセスによって蒸発され、第２の懸濁液４６中の固体微粒子の永久的な結合が得られる。この関連において、焼結には、特に、バインダ剤および場合によっては第１の懸濁液３６のような更なる蒸発性成分を追い出すためのバインダ除去、及び、それに続く本来の焼結プロセスが含まれる。バインダ除去は、例えば３００℃～６００℃の温度で行われ、一方、本来の焼結プロセスは、例えば７００℃～１３５０℃の温度で行われる。バインダ除去は、例えば、３００℃～６００℃の温度で行われ、一方、本来の焼結プロセスは、例えば７００℃～１３５０℃の温度で行われる。

【0041】

特に、第２の懸濁液４６は、第１の懸濁液３６が第１のテンプレート４０を通して塗布されるよりも厚く第２のテンプレート５０を通して塗布され、第２のテンプレート５０は、第１のテンプレート４０よりも厚く作られている。例えば、第２のテンプレート５０は、第１の懸濁液３６の平坦なベース面４２による切り取りを防止するために、第１のテンプレート４０よりも１％から１０％の範囲、特に１％から５％の範囲で厚い。例えば、焼結５４の前に、懸濁液３６、４６の一部は、特にグリーン体５２が載置される平坦なベース面４２に平行に切除される。特に、グリーン体５２の上部領域は、ある切除方法によって除去される。この上部領域は、例えば、グリーン体５２の全厚の２０％まで、特に５０％までである。この切除方法は、例えば、サーマルソーイングとも呼ばれるホットワイヤ切断、ドライグラインディング、ビブラトームとも呼ばれる振動切断、または凍結切断によって実現される。あるいは、軟質エラストマー状のグリーン体５２の切除は、加熱された階段状の「ドクターブレード」によって、又は、エッチングとそれに続く拭き取りによって行われる。

【0042】

複数の、特に同一の材料層１６を、各々が複数の、特に同一の開口部３８、４８を有するテンプレート４０、５０を用いて、ベース面４２上に同時に印刷することができる。同時に印刷された、特に同一の複数の材料層１６を有するそのような構成はN-up印刷（Drucknutzen）と呼ばれる。特に、各テンプレート４０、５０は、各材料層１６に対して周回する輪郭を有する１つの単一の開口部３８、４８を有する。

【0043】

図４は、略円形の空隙部32を有する材料層１６の第２の実施形態の模式図である。ほゞ円形の空隙部３２の外側輪郭５６が材料層１６の重心Ｓの周りを等距離に走るように配置されている。材料層１６はロータ積層コア１４のために構成され、金属、特に鉄ベースの材料から製造されている。さらに、一例として、さらに４つの空隙部５８が空隙部３２の周囲に同心円状に配置され、ここで、４つの空隙部５８は、例えば、永久磁石を収容するように構成されている。これら４つの空隙部５８の間に、例えば４つの非磁性領域６０が空隙部３２の周りに同様に同心状に配置されている。非磁性領域６０は、複数の別の空隙部５８内に配置された永久磁石間の磁気的な短絡を防止するために、これらの別の空隙部５８を互いに分離している。材料層１６の非磁性領域６０は非磁性金属材料、特に非磁性鉄合金、例えばオーステナイトで製造されている。図４の材料層１６の詳細は図２のものと同じである。

【0044】

図５は、材料層１６を製造する第２の方法の模式図である。材料層１６のこの第２の実施形態は例えば図４に基づく。第１の懸濁液３６の塗布３４及び第２の懸濁液４６の塗布４４は、図３の製造方法と同様に行われる。図５の製造方法は、第２の懸濁液４６の塗布４４とその後の例えば最大で６０ｓの短時間の乾燥の後、第１の懸濁液３６を再塗布６２することを含む。第１の懸濁液３６の再塗布６２は、第３のテンプレート６６の第３の開口部６４を通して行われ、この場合、第２のテンプレート５０の第２の開口部４８は第３のテンプレート６６の第３の開口部６４の中に部分的に含まれているので、第３のテンプレート６６を用いて塗布された第１の懸濁液３６が第２のテンプレート５０を用いて塗布された第２の懸濁液４６を部分的に取り囲んでいる。第３のテンプレート６６は、第１の懸濁液３６の第１の材料の固体微粒子の蒸発により、空隙部３２の周りに同心状にさらなる複数の空隙部５８が形成されるように作られており、これら複数のさらなる空隙部は例えば永久磁石を収容するために設けられている。

【0045】

図５の製造方法は、第１の懸濁液３６の再塗布６２、及び、その後の例えば最大で６０秒の短時間の乾燥の後、バインダ剤と第３の材料の固体微粒子とを含有する第３の懸濁液７０を塗布６８することを含む。第３の懸濁液７０の塗布６８は、第４のテンプレート７４の第４の開口部７２を通して行われ、この場合、第３の材料は第２の材料とは異なっている。第３の材料は特に非磁性金属材料、特に非磁性鉄合金、例えばオーステナイトである。第４のテンプレート７４の第４の開口部７２は第３のテンプレート６６の第３の開口部６４の中に部分的に含まれているので、第４のテンプレート７４を用いて塗布された第３の懸濁液７０は、第３のテンプレート６６を用いて塗布された第１の懸濁液３６を部分的に囲んでいる。特に、第４のテンプレート７４によって塗布された第３の懸濁液７０は、第３のテンプレート６６を用いて塗布された第１の懸濁液３６及び第２のテンプレート４８を用いて塗布された第２の懸濁液４６と接触している。

【0046】

さらに、図５の製造方法は、第３の懸濁液７０の塗布６８とその後の例えば最大で６０秒の短時間の乾燥の後、第５のテンプレート８０の第５の開口部７８を通した第２の懸濁液４６の再塗布７６を含む。第４のテンプレート７４の第４の開口部７２は第５のテンプレート８０の第５の開口部７８内に部分的に含まれているので、第５のテンプレート８０を用いて塗布された第２の懸濁液４６は、第４のテンプレート７４を用いて塗布された第３の懸濁液７０を部分的に囲んでいる。特に、第５のテンプレート８０を用いて塗布された第２の懸濁液４６は、第４のテンプレート７４を用いて塗布された第３の懸濁液７０及び第３のテンプレート６６を用いて塗布された第１の懸濁液３６と接触している。第５のテンプレート８０を用いた第２の懸濁液４６の再塗布７６に続いて、例えば最大で６０分のより長い乾燥が行われ、これによって、残った溶媒を追い出し、懸濁液３６、４６、７０を固定し、グリーン体５２を得ることができる。

【0047】

これに続いて、図４に記載の材料層１６を得るために、懸濁液３６、４６、７０を含有するグリーン体５２の焼結５４が行われる。ここで、この焼結プロセスによって第１の懸濁液３６は蒸発され、第２の懸濁液４６および第３の懸濁液７０の固体微粒子の永久的な結合が得られる。さらに、この焼結プロセスによって、第２の懸濁液４６の固体微粒子を有する領域と、第３の懸濁液７０の固体微粒子を有する隣接する領域が材料結合的に接続される。図５の製造方法の詳細は図３のものと同じである。

【0048】

あるいは、図５に記載の製造方法により、かご形ロータのバーを収容するためのさらなる複数の空隙部５８を有する材料層１６を製造することができる。かご型ロータ用のこのような材料層１６の製造においては、第３の懸濁液７０の塗布６８を省略することができ、この場合には、第２の懸濁液４６の再塗布７６は第１の懸濁液３６の再塗布６２の後に行われる。

【0049】

要約すると、本発明は、グリーン体５２から少なくとも１つの空隙部３２を有する材料層１６を製造する方法に関する。従来技術よりも有利なコスト競争力を達成するために、この製造方法が、第１のテンプレート４０の第１の開口部３８を通して少なくとも１つのバインダ剤を含有する第１の懸濁液３６を塗布するステップ３４と、第２のテンプレート５０の第２の開口部４８を通してバインダ剤と第２の材料の固体微粒子とを含有する第２の懸濁液４６を塗布するステップ４４であって、この場合、第１のテンプレート４０の第１の開口部３８が第２のテンプレート５０の第２の開口部４８内に完全に含まれているので、第２の懸濁液４６が第１の懸濁液３６を完全に囲んでいる、ステップと、懸濁液３６、４６を含有するグリーン体２を焼結するステップ５４であって、この場合、この焼結プロセスによって、第１の懸濁液３６が蒸発し、第２の懸濁液４６内の固体微粒子の永久的な結合が得られる、ステップと、を備えることが提案される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】