(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の工程：
−  ０．１ｍｍ以上〜１．０ｍｍ以下の範囲内の第１の厚さ（ｄ1）を有する第１の層（１１）と、５０μｍ以上〜３５０μｍ以下の範囲内の第２の厚さ（ｄ2）を有する第２の層（１２）とが交互に積み重ねられている積層された層積層体（２）を準備する工程、ここで、各第１の層（１１）は、第１の軟磁性金属を有し、かつ各第２の層（１２）は、少なくとも０．５μΩ・ｍの比電気抵抗を有する第２の軟磁性金属を有する、及び
−  前記積層された層積層体（２）を焼結（４３）させて、複合板積層体（３）を得る工程
を有する、複合板積層体（３）の製造方法。
【請求項２】
第１の軟磁性金属が、電磁鋼板、０．１質量％未満の炭素含有率を有する鋼、ＮｉＦｅ合金及びＣｏＦｅ合金からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＮｉＦｅ合金は、ニッケル３５〜８０質量％、鉄１５〜６５質量％及び他の元素０〜５質量％を有する合金から選択されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＣｏＦｅ合金は、コバルト１５〜５０質量％、鉄４５〜８５質量％及び他の元素０〜５質量％を有する合金から選択されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
第２の軟磁性金属は、ケイ素２〜２５質量％、鉄７４〜９８質量％及び他の元素０〜１質量％を有するＳｉＦｅ合金、アルミニウム１〜８質量％及び鉄９１〜９９質量％及び他の元素０〜１質量％を有するＡｌＦｅ合金及びケイ素０〜１０質量％、アルミニウム１〜８質量％、鉄８１〜９９質量％及び他の元素０〜１質量％を有するＳｉＡｌＦｅ合金から選択されることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
第２の厚さ（ｄ2）が、第１の厚さの最大８０％であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記積層された層積層体（２）の準備は、次の工程：
−  第１の層（１１）と第２の層（１２）とを有する板（１）を準備する工程、
−  前記板（１）から複数の薄片（２１，２２，２３）を分離（４１）する工程、及び
−  前記複数の薄片（２１，２２，２３）を重ねて配置（４２）して、交互に第１の層（１１）上に第２の層（１２）がくるように積層された層積層体（２）を得る工程
を有することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記積層された層積層体（２）の前記焼結（４３）を、８００℃以上〜１４００℃以下の範囲内の温度で行うことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記積層された層積層体（２）の前記焼結（４３）を、１０００℃〜１３００℃の範囲内の温度で行うことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合板積層体（Verbundblechpaket）の製造方法に関する。更に、本発明は、本発明による方法を用いて製造可能な複合板積層体に関する。最後に、本発明は、本発明による複合板積層体の、電気機械のロータ又はステータとしての使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速回転する電気機械の場合に、ステータ積層体及びロータ積層体のために使用される軟磁性板に、鉄損（特にステータ積層体）及び強度（特にロータ積層体）について特別な要求が課される。高い強度を達成するために、通常の電磁鋼板の場合よりも、高ケイ素含有率又は高アルミニウム含有率又はより微細粒の電磁鋼板が使用される。損失の低減のために、比較的薄い又は比較的高度にケイ化（siliziert）された板が選択される。
【０００３】
板積層体の個々の板は、相互に層間で絶縁（lagenisoliert）されている。このため電磁鋼板間に高抵抗の層が導入される。この板積層体は、多様な方法、例えばレーザー溶接、接着又は結合によってまとめられる。この場合、確かに、板積層体中に空隙が残るため、この板積層体は積層方向に対して垂直方向には透磁性が低い。磁束成分は、原則としてこの方向には生じない。
【０００４】
特許文献１からは、ラミネートされた磁性コアは公知である。これは、電磁鋼板にゾルゲル被覆を設け、引き続き一つの板スタックに組み立てることにより製造される。次いで、この被覆を６００℃の温度で相互に焼結させる。ただし、この板積層体の場合も、積層方向に対して垂直方向の磁束は生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ国特許公開（ＤＥ−Ａ１）第１０２００８０３９３２６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
複合板積層体を製造するための本発明による方法は、次の工程を有する：
−  ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内の第１の厚さを有する第１の層と、５０μｍ〜３５０μｍの範囲内の第２の厚さを有する第２の層とを交互に積み重ねて、積層した層積層体を準備する工程、その際、各第１の層は、第１の軟磁性金属を有し、各第２の層は、少なくとも０．５μΩｍ比電気抵抗を有する第２の軟磁性金属を有する、及び
−  積層した層積層体を焼結させて、複合板積層体を得る工程。
【０００７】
軟磁性金属とは、本発明の場合に、１０Ａ／ｃｍ未満の保磁力（Koezitivfeldstaerke）Ｈcを有する金属であると解釈される。
【０００８】
第１の層と第２の層とからなる、塊状体に焼結する複合構造体は、個々の板を積み重ねただけの板積層体と比較して高い強度を示す。この複合構造体は、層間で絶縁された（lagenisoliert）板積層体と同様に、長距離秩序渦電流（langreichweitige Wirbelstroeme）を抑制し、それにより低い損失を示す。更に、標準板積層体中に存在する空隙は消失し、その結果、積層方向に対して垂直方向の磁束も可能である。
【０００９】
第１の軟磁性金属は、好ましくは、電磁鋼板、０．１質量％未満の炭素含有率を有する鋼、ＮｉＦｅ合金及びＣｏＦｅ合金からなる群から選択される。これらの材料は、特に好ましくは、第１の層の軟磁性の実施を可能にする。
【００１０】
電磁鋼板とは、本発明の場合に、規格ＥＮ１０１０６に準拠する標準電磁鋼板であると解釈される。
【００１１】
ＮｉＦｅ合金は、好ましくは、ニッケル３５〜８０質量％、鉄１５〜６５質量％及び他の元素０〜５質量％を有する合金から選択される。この場合、全ての成分の合計は１００質量％である。この他の元素は、付加的な合金元素であるか又は不純物であってもよい。このようなＮｉＦｅ合金は、特に好ましい軟磁性特性を示す。
【００１２】
ＣｏＦｅ合金は、好ましくはコバルト１５〜５０質量％、鉄４５〜８５質量％及び他の元素０〜５質量％を有する合金から選択される。全ての成分の合計は、１００質量％である。この他の元素は、他の合金元素であるか又は不純物であってもよい。このようなＣｏＦｅ合金は、特に好ましい軟磁性特性を示す。
【００１３】
第２の軟磁性金属は、好ましくは、ケイ素２〜２５質量％、鉄７４〜９８質量％及び他の元素０〜１質量％を有するＳｉＦｅ合金、アルミニウム１〜８質量％、鉄９１〜９９質量％及び他の元素０〜１質量％を有するＡｌＦｅ合金、及びケイ素０〜１０質量％、アルミニウム１〜８質量％、鉄８１〜９９質量％及び他の元素０〜１質量％を有するＳｉＡｌＦｅ合金から選択される。他の元素は、特に不純物である。この種の金属は高透磁性でかつ低損失であり、本発明による複合板積層体の使用の際に、電気機械の部材として、部分負荷領域で電気機械の効率を改善する。
【００１４】
第２の厚さは、好ましくは第１の厚さの最大８０％である。高抵抗の第２層を第１の層よりも薄く構成することにより、本発明による複合板積層体では僅かな損失を生じる。
【００１５】
複合板積層体の製造を技術的に簡単に実現するために、積み重ねられた層積層体の準備は次の工程を有することが好ましい：
−  第１の層と第２の層とを備えた板を準備し、
−  この板から複数の薄片を分離し、かつ
−  この複数の薄片を重ねて配置することで、交互に第１の層の上に第２の層がくるように積み重ねられた層積層体を得る。
【００１６】
一度、第１の層と第２の層とを有する板を製造した後に、このようにして薄片を積み重ねて接合することにより簡単に本発明による複合板積層体を得ることができる。
【００１７】
積み重ねられた層積層体の焼結を、好ましくは８００℃〜１４００℃の範囲内の温度で行う。特に好ましくは１０００℃〜１３００℃の範囲内の温度で焼結が行われる。それにより、一塊の成形体に焼結した複合板積層体は、ほぼ１００％の充填密度を達成する。この界面での拡散によって、第１の層中の透磁性は更に改善される。
【００１８】
本発明による複合板積層体は、本発明による方法によって製造することができる。特にこの複合板積層体は、この本発明による方法によって製造される。
【００１９】
本発明による複合板積層体は、特に電気機械のロータとして又はステータとして使用することができる。これは、従来の電気機械と比べてより高い効率で、部分負荷領域での電気機械の運転を可能にする。
【００２０】
本発明の実施例は図１に示されていて、次の記載で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例の場合の複合板積層体の図式的な製造を示す。
【実施例】
【００２２】
図１に示されている本発明の実施例の場合に、まず、０．３５ｍｍの厚さｄ1の第１の層１１としてＭ３３０−３５電磁鋼板（Elektroblech）と、その上に設けられた、０．１ｍｍの厚さｄ2の第２の層１２としてのＳｉＦｅ合金の層からなる板１が準備される。このＳｉＦｅ合金は、鉄９３．５％及びケイ素６．５％からなる。第１の層１１も、層１２も、軟磁性である。第１の層１１は、良好な軟磁性材料（例えば標準電磁鋼板）であり、第２の層１２は、０．８μΩ・ｍの比電気抵抗を有する。この両方の層１１，１２は、相互にめっき（Platieren）により結合されるか又は相互にコイルに巻き付けられているだけである。
【００２３】
この板１から複数の薄片２１，２２，２３の分離４１は、例えば打ち抜きにより行われる。引き続き、この薄片２１，２２，２３を重ねて配置４２し、積層された層積層体２が得られ、この場合、交互に第１の層１１上に第２の層１２が配置されるように行われる。この積層された層積層体２中では、それぞれ隣接する薄片の第１の層１１と第２の層１２との間にまだ空隙が存在する。この層積層体２は１１００℃の温度で焼結４３される。それにより、高い充填密度を有する複合板積層体３が得られる。積層された層積層体２の空隙は消失する。更に、ケイ素が第２の層１２から第１の層１１内へ拡散侵入する。それにより、この複合板積層体３は第１の層１１から生じる第３の層３１と第２の層１２から生じる第４の層３２を有する層構造を示す。
【００２４】
本発明の第２の実施例の場合に、この板積層体の第２の層１２は、ＳｉＦｅ合金からなるのではなく、その代わりに、Ｓｉ９質量％、アルミニウム６質量％及び残りは鉄を有するＳｉＡｌ−Ｆｅ合金からなる。
【００２５】
本発明の第３の実施例の場合に、第１の層１１のＭ３３０−３５電磁鋼板は、ニッケル７５質量％、銅５質量％及び残りは鉄を有するＮｉＦｅ合金に置き換えられる。
【００２６】
本発明の第４の実施例の場合に、第１の層１１のＭ３３０−３５電磁鋼板は、コバルト４８質量％、バナジウム２質量％及び残りは鉄を有するＣｏＦｅ合金に置き換えられる。
【００２７】
本発明の上述の実施例により製造可能であるこの複合板積層体３は、電気機械において、ステータとして又はロータとして使用できる。
【００２８】
［発明の実施態様］
１．  次の工程：
−  ０．１ｍｍ以上〜１．０ｍｍ以下の範囲内の第１の厚さ（ｄ1）を有する第１の層（１１）と、５０μｍ以上〜３５０μｍ以下の範囲内の第２の厚さ（ｄ2）を有する第２の層（１２）とが交互に積み重ねられている積層された層積層体（２）を準備する工程、ここで、各第１の層（１１）は、第１の軟磁性金属を有し、かつ各第２の層（１２）は、少なくとも０．５μΩ・ｍの比電気抵抗を有する第２の軟磁性金属を有する、及び
−  前記積層された層積層体（２）を焼結（４３）させて、複合板積層体（３）を得る工程
を有する、複合板積層体（３）の製造方法。
２．  第１の軟磁性金属が、電磁鋼板、０．１質量％未満の炭素含有率を有する鋼、ＮｉＦｅ合金及びＣｏＦｅ合金からなる群から選択されることを特徴とする、前記１に記載の方法。
３．  前記ＮｉＦｅ合金は、ニッケル３５〜８０質量％、鉄１５〜６５質量％及び他の元素０〜５質量％を有する合金から選択されることを特徴とする、前記１又は２に記載の方法。
４．  前記ＣｏＦｅ合金は、コバルト１５〜５０質量％、鉄４５〜８５質量％及び他の元素０〜５質量％を有する合金から選択されることを特徴とする、前記１から３までのいずれか１に記載の方法。
５．  第２の軟磁性金属は、ケイ素２〜２５質量％、鉄７４〜９８質量％及び他の元素０〜１質量％を有するＳｉＦｅ合金、アルミニウム１〜８質量％及び鉄９１〜９９質量％及び他の元素０〜１質量％を有するＡｌＦｅ合金及びケイ素０〜１０質量％、アルミニウム１〜８質量％、鉄８１〜９９質量％及び他の元素０〜１質量％を有するＳｉＡｌＦｅ合金から選択されることを特徴とする、前記１から４までのいずれか１に記載の方法。
６．  第２の厚さ（ｄ2）が、第１の厚さの最大８０％であることを特徴とする、前記１から５までのいずれか１に記載の方法。
７．  前記積層された層積層体（２）の準備は、次の工程：
−  第１の層（１１）と第２の層（１２）とを有する板（１）を準備する工程、
−  前記板（１）から複数の薄片（２１，２２，２３）を分離（４１）する工程、及び
−  前記複数の薄片（２１，２２，２３）を重ねて配置（４２）して、交互に第１の層（１１）上に第２の層（１２）がくるように積層された層積層体（２）を得る工程
を有することを特徴とする、前記１から６までのいずれか１に記載の方法。
８．  前記積層された層積層体（２）の前記焼結（４３）を、８００℃以上〜１４００℃以下の範囲内、特に１０００℃〜１３００℃の範囲内の温度で行うことを特徴とする、前記１から５までのいずれか１に記載の方法。
９．  前記１から８までのいずれか１に記載の方法により製造される、複合板積層体（３）。
１０．  電気機械のロータ又はステータとしての、前記９に記載の複合板積層体（３）の使用。
【図１】
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