(19)
(11) EP 3 613 872 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
26.02.2020  Patentblatt  2020/09

(21) Anmeldenummer: 18189941.0

(22) Anmeldetag:  21.08.2018
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
C23C 24/04(2006.01)
H01F 1/12(2006.01)
C23C 24/08(2006.01)
H02K 1/00(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
KH MA MD TN

(71) Anmelder: Siemens Aktiengesellschaft
80333 München (DE)

(72) Erfinder:
  • Buschbeck, Jörg
    90482 Nürnberg (DE)
  • Rieger, Gotthard
    80636 München (DE)
  • Schuh, Carsten
    85598 Baldham (DE)
  • Soller, Thomas
    94469 Deggendorf (DE)
  • Vollmer, Rolf
    36129 Gersfeld (DE)

   


(54) VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES BAUTEILS FÜR EINE ELEKTRISCHE ODER ELEKTRONISCHE KOMPONENTE SOWIE BAUTEIL


(57) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (3) für eine elektrische oder elektronische Komponente mit den Schritten: Bereitstellen eines Ausgangsmaterials (4), welches Partikel (5) aus einem weichmagnetischen Werkstoff umfasst, wobei der weichmagnetische Werkstoff nanokristallin und/oder amorph ist, und Aufbringen des Ausgangsmaterials (4) auf ein Trägerelement (1), wobei das Ausgangsmaterial (4) zum Aufbringen auf das Trägerelement (2) mittels eines Kaltgasstroms derart beschleunigt wird, dass sich die Partikel (5) bei einem Auftreffen auf das Trägerelement (2) durch zumindest teilweises Sintern zu einem Festkörper (1) verbinden.




Beschreibung


[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für eine elektrische oder elektronische Komponente. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Bauteil für eine elektrische oder elektronische Komponente.

[0002] Das Interesse richtet sich auf Bauteile für elektrische oder elektronische Komponenten, welche aus einem weichmagnetischen Material gefertigt sind. Ein derartiges Bauteil kann beispielsweise ein Blech für eine elektrische Maschine sein. Um Wirbelstromverluste zu begrenzen, ist es notwendig, die magnetische Flussführung in elektrischen Maschinen zu blechen beziehungsweise in voneinander elektrisch isolierte Einzelbleche aufzuteilen. Strukturierte Elektrobleche, welche beispielsweise Nuten oder Lüftungsöffnungen aufweisen, werden für den Einsatz in elektrischen Maschinen gemäß dem Stand der Technik durch Stanzen aus einem Bandmaterial hergestellt. Dadurch ergeben sich zum einen nachteilige Materialverluste, zum anderen ist man auf Materialien begrenzt, die sich neben den geeigneten weichmagnetischen Eigenschaften auch in geeigneter Form als Bandmaterial herstellen lassen.

[0003] Gemäß dem Stand der Technik werden üblicherweise Bandmaterialien aus mikrokristallinem bis grobkristallinem Eisen-Silizium verwendet. Für Sonderanwendungen werden vereinzelt wegen der höheren magnetischen Sättigung auch Bleche aus Eisen-Cobalt verwendet. Ferner sind aus dem Stand der Technik moderne weichmagnetische Materialien bekannt, welch gegenüber Eisen-Silizium bessere magnetische Eigenschaften aufweisen. Hierbei handelt es sich insbesondere um amorphe und/oder nanokristalline Legierungen. Die Anwendung dieser Materialien als Elektrobleche für elektrische Maschinen ist jedoch durch die Verarbeitbarkeit und gegebenenfalls die maximalen Abmessungen nicht gegeben. Dies ist insbesondere dadurch begründet, dass diese Materialien im Rascherstarrungsverfahren hergestellt werden und spröde sind.

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie Bauteile für elektrische oder elektronische Komponenten mit verbesserten weichmagnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie durch ein Bauteil mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0006] Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für eine elektrische oder elektronische Komponente umfasst das Bereitstellen eines Ausgangsmaterials, welches Partikel aus einem weichmagnetischen Werkstoff umfasst, wobei der weichmagnetische Werkstoff nanokristallin und/oder amorph ist. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Aufbringen des Ausgangsmaterials auf ein Trägerelement, wobei das Ausgangsmaterial zum Aufbringen auf das Trägerelement durch einen Kaltgasstrom derart beschleunigt wird, dass sich die Partikel bei einem Auftreffen auf das Trägerelement durch zumindest teilweises Sintern zu einem Festkörper verbinden.

[0007] Mithilfe des Verfahrens soll ein Bauteil hergestellt werden, welches in einer elektrischen oder elektronischen Komponente eingesetzt werden kann. Die Komponente kann beispielsweise eine elektrische Maschine oder ein Transformator sein. Bei den Komponenten kann es sich auch um ein Elektronikbauteil, ein Gehäuse für eine Elektronik oder einen Sensor handeln. Bei dem Bauteil handelt es sich insbesondere um ein Bauteil, welches einen magnetischen Fluss führt. Zur Herstellung des Bauteils wird zunächst das Ausgangsmaterial bereitgestellt. Dieses Ausgangsmaterial umfasst Partikel oder ein Pulver, welche aus dem weichmagnetischen Material gefertigt sind. Die Partikel können zumindest teilweise aus dem weichmagnetischen Material gefertigt sein. Insbesondere sind die Partikel vollständig aus dem weichmagnetischen Material gefertigt.

[0008] Um das Bauteil herzustellen, werden die Partikel auf das Trägerelement aufgebracht. Bei dem Trägerelement kann es sich beispielsweise um ein Substrat handeln. Zum Aufbringen des Ausgangsmaterials auf das Trägerelement, wird das Ausgangsmaterial mithilfe des Kaltgasstroms beschleunigt. Mit anderen Worten wird also ein Kaltabscheidungsverfahren oder ein Kaltbeschichtungsverfahren verwendet, um das Ausgangsmaterial beziehungsweise die Partikel auf das Trägerelement aufzubringen. Durch den Kaltgasstrom werden die Partikel beziehungsweise das Ausgangsmaterial beschleunigt beziehungsweise auf das Trägerelement aufgespritzt. Durch die hohe kinetische Energie der aufgespritzten Partikel und eine zumindest partielle plastische Deformation beziehungsweise ein Zerbrechen der Partikel beim Auftreffen auf das Trägerelement wird in Verbindung mit der so geschaffenen hohen Oberflächenenergie der Partikel eine in-situ Sinterung erreicht. Durch das Sintern kann ferner eine mechanische Verbindung der Partikel beziehungsweise des Pulvers zu dem Festkörper erreicht werden. Zudem werden die Partikel bei dem Auftreffen auf das Trägerelement verdichtet. Beim Auftreffen der Partikel auf das Trägerelement beziehungsweise die bereits aufgetragenen Partikel ergibt sich also eine Kompaktierung des Materials. Die kinetische Energie der auftreffenden Partikel sowie die Partikelgrößenverteilung sind maßgeblich für die Verdichtung. Die amorphe Struktur der Partikel aus dem amorphen Ausgangsmaterial bleibt dabei zumindest teilweise erhalten. Somit wird es ermöglicht, das Bauteil aus weichmagnetischen Materialien zu fertigen, die derzeit nur im begrenzten Ausführungsformen, wie rasch erstarrten Bändern, als Pulver oder sogenannte Droplets vorliegen. Insbesondere können durch die neuen Materialien verbesserte magnetische Eigenschaften des Bauteils erreicht werden. Beispielsweise können die Ummagnetisierungsverluste reduziert werden.

[0009] Bei dem Werkstoff handelt es sich insbesondere um eine nanokristalline und/oder amorphe Legierung. Der Werkstoff kann beispielsweise Eisen, Bor und/oder Silizium umfassen. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Werkstoff Eisen, Nickel, Bor, Molybdän und/oder Silizium umfasst. Darüber hinaus kann der Werkstoff Cobalt, Eisen, Mangan, Molybdän, Bor und/oder Silizium umfassen. Zudem kann der Werkstoff Eisen, Silizium, Bor, Phosphor und/oder Kupfer umfassen. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Werkstoff einen oder mehrere der folgenden Bestandteile umfasst: Eisen, Cobalt, Nickel, Bor, Silizium, Zirconium, Niob, Tantal, Titan und Molybdän. Somit steht der Werkstoff mit verbesserten weichmagnetischen Eigenschaften zur Verfügung.

[0010] Bevorzugt wird eine Temperatur des Kaltgasstroms derart bestimmt, dass eine nanokristalline und/oder amorphe Struktur der Partikel beim Beschleunigen mittels des Kaltgasstroms unverändert bleibt. Mit anderen Worten ist die Temperatur des Kaltgasstroms so gering gewählt, dass die Partikel des weichmagnetischen Werkstoffs die nanokristallinen und/oder amorphen Eigenschaften beibehalten. Es soll also insbesondere verhindert werden, dass sich eine atomare Struktur und/oder Stoffzusammensetzung des Werkstoffs verändert. Ferner soll bevorzugt verhindert werden, dass die Partikel schmelzen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Kaltgasstroms kann so bestimmt werden, dass das zumindest teilweise Sintern der Partikel beim Auftreffen auf das Trägerelement erreicht wird. Hierzu können die Abmessungen beziehungsweise Korngrößen der Partikel und/oder die Materialeigenschaften des Werkstoffs berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass bei dem Festkörper die nanokristalline und/oder amorphe Struktur erhalten bleibt und damit die gewünschten weichmagnetischen Eigenschaften erreicht werden.

[0011] In einer Ausführungsform wird das Ausgangsmaterial in Pulverform bereitgestellt und das Ausgangsmaterial wird mit einem aerosolbasierten Beschichtungsverfahren auf das Trägerelement aufgebracht. Beispielsweise kann das sogenannte ADM (Aerosol Deposition Method) verwendet werden, um den Festkörper aus den Partikeln herzustellen. Ferner kann das sogenannte Kaltgasspritzen verwendet werden, um den Festkörper herzustellen. In diesem Fall können die Partikel beziehungsweise das Pulver in den Kaltgasstrom eingebracht werden. Bei dem Gas kann es sich um ein entsprechendes Prozessgas handeln. Um die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen, kann das Gas durch eine entsprechende Düse geleitet werden. Die in den Kaltgasstrom eingebrachten Partikel können dabei auf eine so hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden, dass sie im Gegensatz zu thermischen Spritzverfahren auch ohne vorangehendes An- oder Aufschmelzen beim Aufprall auf das Trägerelement eine dichte und fest haftende Schicht bilden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ausgangsmaterial als Suspension bereitgestellt wird und diese Suspension zum Herstellen des Festkörpers in den Kaltgasstrom eingebracht wird.

[0012] Vorzugsweise wird zur Formgebung des Festkörpers das Ausgangsmaterial mittels eines Sprühkopfs auf einen vorbestimmten Auftragungsbereich des Trägerelements aufgebracht und/oder auf einen von dem Auftragungsbereich verschiedenen Bereich wird eine Maskierungsschicht aufgebracht. Um die gewünschte Formgebung des Festkörpers beziehungsweise des Bauteils zu erreichen, kann ein entsprechender Sprühkopf oder eine Düse verwendet werden. Dabei kann der Sprühkopf relativ zudem Trägerelement bewegt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Trägerelement relativ zu dem Sprühkopf bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich vor dem Auftragen der Partikel auf das Trägerelement die Maskierungsschicht oder Maske auf das Trägerelement aufgebracht werden. Als Maskierungsschicht kann beispielsweise ein Photolack verwendet werden, welcher strukturiert wird. Somit können die Partikel auf einen vorbestimmten Bereich des Trägerelements aufgetragen werden.

[0013] In einer weiteren Ausgestaltung wird zum Bereitstellen des Ausgangsmaterials der weichmagnetische Werkstoff gemahlen. Um die Eigenschaften des weichmagnetischen Werkstoffs zu erhalten, ist es erforderlich, die Erzeugung der Partikel beziehungsweise des Pulvers schonend zu erzeugen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass kein sogenanntes Hochenergiemahlverfahren durchgeführt wird, um die Partikel herzustellen. Somit kann verhindert werden, dass der Werkstoff zu hoch erwärmt wird. Die Bereitstellung der Partikel erfolgt also insbesondere bei ausreichend niedrigen Temperaturen. Somit kann bei einem amorphen Werkstoff die Kristallisation verhindert werden. Bei einem nanokristallinen Werkstoff kann das Kristallwachstum unterbunden werden.

[0014] In einer weiteren Ausführungsform wird der Festkörper zumindest bereichsweise thermisch behandelt. Beispielsweise kann eine Wärmbehandlung gezielt eingesetzt werden, um amorphe Materialien in nanokristalline Materialien zu überführen. Eine kontrollierte Erwärmung des Materials durch einen höheren Energieeintrag kann gezielt eingesetzt werden, um das amorphe Material kontrolliert zu kristallisieren und/oder um ein nanokristallines Material mit, im Vergleich zum amorphen Material, besseren magnetischen Eigenschaften zu erhalten. Die thermische Behandlung kann durch eine (zeitweise) Erwärmung des Kaltgasstroms oder durch lokale Erwärmung des Festkörpers mittels eines Lasers oder mittels elektromagnetischer Strahlung erreicht werden. Die thermische Nachbehandlung beziehungsweise thermische Behandlung kann auch zur Reduktion von Spannungen und damit zur Reduzierung von Hystereseverlusten eingesetzt werden.

[0015] In einer Ausführungsform ist das Trägerelement ein Substrat und zum Herstellen des Bauteils wird der Festkörper von dem Trägerelement gelöst. In diesem Fall ist also das Trägerelement nicht Bestandteil des herzustellenden Bauteils. Der Festkörper kann als Schicht auf das Trägerelement aufgebracht werden, wobei die Schicht eine Dicke größer als 50 µm aufweisen kann. Für die Herstellung des Bauteils kann der Festkörper nach dem Sintern der Partikel abgenommen werden. Dabei kann das Bauteil durch den Festkörper alleine gebildet sein.

[0016] Das Bauteil kann auch aus mehreren Festkörpern gebildet werden.

[0017] Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zum Herstellen des Bauteils auf den Festkörper ein elektrisch isolierendes Material aufgebracht. Nach dem zumindest teilweisen Sintern der Partikel kann auf den Festkörper zumindest bereichsweise die isolierende Schicht aufgebracht werden. Zum Herstellen der elektrisch isolierenden Schicht kann ein entsprechendes Abscheideverfahren genutzt werden. Beispielsweise kann ein Sprühverfahren, ein Druckverfahren oder dergleichen genutzt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein elektrisch isolierendes Material oder entsprechende Partikel aus diesem Material in den Kaltgasstrom eingebracht werden. Das elektrisch isolierende Material kann auch als separates Teil bereitgestellt werden. Die Verwendung eines elektrisch isolierenden Materials eignet sich insbesondere, wenn das Bauteil ein Blech für ein Aktivteil einer elektrischen Maschine ist. Das Bauteil kann anstellen eines Einzelblechs eines Blechpakets eines Aktivteils verwendet werden. Durch die elektrisch isolierende Schicht können die jeweiligen Bleche elektrisch voneinander isoliert werden, um Wirbelstromverluste zu vermeiden.

[0018] In einer weiteren Ausführungsform ist das Trägerelement ein Teil des Bauteils und der auf das Trägerelement aufgebrachte Festkörper bildet einen weiteren Teil des Bauteils. Mit anderen Worten ist das Trägerelement Bestandteil des Bauteils. Somit kann beispielsweise ein Bauteil bereitgestellt werden, welches unterschiedliche magnetische Eigenschaften aufweist oder bereichsweise weichmagnetisch ausgebildet ist. In diesem Fall kann das Trägerelement ein Gehäuse für eine Elektronik sein, welches beispielsweise aus einem Metall gefertigt sein kann. Auf dieses Gehäuse kann zumindest bereichsweise der weichmagnetische Werkstoff aufgebracht werden. Somit kann eine Schirmung des Gehäuses für elektromagnetische Störungen verbessert werden.

[0019] Ein erfindungsgemäßes Bauteil für eine elektrische oder elektronische Komponente, ist mit einem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer vorteilhaften Ausgestaltung davon hergestellt. Bevorzugt ist das Bauteil ein Blech eines Aktivteils einer elektrischen Maschine. Das Bauteil kann also ein Einzelblech eines Blechpakets bilden. Dieses Blechpaket kann in dem Aktivteil, also einem Stator und/oder Rotor verwendet werden. Zwischen den Einzelblechen kann das elektrisch isolierende Material angeordnet werden. Auf diese Weise kann ein Blechpaket mit verbesserten weichmagnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden.

[0020] Ferner kann das Bauteil Teil eines Transformators sein. Das Bauteil kann auch ein Gehäuse für eine Elektronik oder eines elektronischen Bauteils sein. Fernern kann das Bauteil Teil eines magnetischen Sensors sein.

[0021] Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Bauteil.

[0022] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

[0023] Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
FIG 1
eine schematische Darstellung eines Festkörpers, zu dessen Herstellung ein weichmagnetisches Ausgangs-material mittels eines aerosolbasierten Verfahrens auf ein Trägerelement aufgebracht wird;
FIG 2
ein Bauteil in Form eines Blechpakets für eine elektrische Maschine, welches aus mehreren Festkörpern als Bleche gefertigt ist; und
FIG 3
ein Bauteil gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei das Bauteil ein Gehäuse für ein elektronisches Bauteil bildet.


[0024] In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[0025] FIG 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung einen Festkörper 1, welcher auf ein Trägerelement 2 aufgebracht ist. Bei dem Trägerelement 2 handelt es sich um ein Substrat 6. Aus dem Festkörper 1 kann ein Bauteil 3 für eine elektrische oder elektronische Komponente gefertigt werden.

[0026] Zunächst wird ein Ausgangsmaterial 4 bereitgestellt. Dieses Ausgangsmaterial 4 liegt in Form von einzelnen Partikeln 5 beziehungsweise in Pulverform vor. Das Ausgangsmaterial 4 umfasst einen weichmagnetischen Werkstoff. Dieser weichmagnetische Werkstoff ist insbesondere eine nanokristalline und/oder amorphe Legierung. Amorphe Materialstrukturen sind gekennzeichnet durch Abwesenheit periodischer kristalliner Atomanordnungen und sind weitgehend ungeordnet. Zudem sind weichmagnetische amorphe Metalle gleichzeitig metallisch hart. Die weichmagnetischen Eigenschaften der nanokristallinen Werkstoffe ergeben sich die Überlagerung der Eigenschaften von amorpher Restphase und nanokristallinen Partikeln. Der Werkstoff beziehungsweise das Ausgangsmaterial 4 kann Eisen, Nickel, Kupfer, Bor, Molybdän, Mangan, Silizium, Kobalt, Phosphor, Zirconium, Niob, Tantal und/oder Titan umfassen. Um die Partikel 5 herzustellen, kann der Werkstoff gemahlen werden. Das Mahlverfahren wird dabei derart durchgeführt, dass die nanokristallinen und/oder amorphen Eigenschafen erhalten bleiben.

[0027] Um den Festkörper 1 herzustellen, wird das Ausgangsmaterial 4 auf das Trägerelement 2 aufgebracht. Hierzu kommt ein aerosolbasiertes Verfahren zum Einsatz, welche eine Kompaktierung der Partikel 5 bei niedrigen Temperaturen ermöglichen. Beispielsweise kann die Aerosol Deposition Method (ADM) oder die Cold Gas Deposition verwendet werden. Bei der vorliegend schematisch dargestellten Vorrichtung 7 befinden sich die Partikel 5 in einem Behälter 8. Diesem Behälter 8 wird ein Kaltgasstrom über eine Zuleitung 9 zugeführt. Hierdurch werden die Partikel 5 der amorphen und/oder nanokristallinen Materialien stark beschleunigt und treffen anschließend auf das Trägerelement 2 beziehungsweise das Substrat 6 auf. Durch die hohe kinetische Energie der aufgespritzten Partikel 5 und eine zumindest partielle plastische Deformation beziehungsweise ein Zerbrechen der Partikel 5 beim Auftreffen auf das Substrat 6 wird in Verbindung mit der so geschaffenen hohen Oberflächenenergie der Partikel 5 eine in-situ Sinterung und somit eine mechanische Verbindung der Pulverpartikel zu dem Festkörper 1 erreicht. Die kinetische Energie der auftreffenden Partikel 5 sowie die Partikelgrößenverteilung sind maßgeblich für die Verdichtung. Die amorphe Struktur der amorphen Ausgangsmaterialien wird dabei zumindest teilweise erhalten.

[0028] Dabei werden die Partikel 5 über einen Sprühkopf 10 abgegeben. Dieser Sprühkopf 10 kann relativ zu dem Trägerelement 2 bewegt werden. Somit kann die Formgebung des Festkörpers 1 bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich können entsprechende Maskierungsschichten verwendet werden. Durch die Methode kann der Festkörper 1 als Schicht erhalten werden, wobei die Schicht eine Dicke größer als 50 µm aufweist. Ein derartiger Festkörper 1 kann dann als Blech für eine elektrische Maschine verwendet werden.

[0029] FIG 2 zeigt ein Bauteil 3, welches aus mehreren Festkörpern 1 gebildet ist. Dieses Bauteil 3 bildet ein Blechpaket 12 für eine elektrische Maschine. Dieses Blechpaket 12 umfasst mehrere Festkörper 1 als Einzelbleche, wobei zwischen den Einzelblechen jeweils ein elektrisch isolierendes Material 11 vorgesehen ist. Hierdurch können Wirbelstromverluste verringert werden. Die Anzahl und Abmessungen der Einzelbleche und des elektrisch isolierenden Materials 11 sind beispielhaft zu verstehen.

[0030] Das Bauteil 3 kann in einem Stator und/oder Rotor einer elektrischen Maschine verwendet werden. Auf diese Weise wird der Aufbau von Blechen und Blechpaketen 12 beziehungsweise Blechschnitten aus weichmagnetischen Materialien, die derzeit nur in begrenzten Ausführungsformen vorliegen Beispielsweise liegen die Materialien als rascherstarrte Bänder, Pulver oder als sogenannte Droplets, die mittels Splash Cooling hergestellt werden, vor. Des Weiteren ergibt sich der Einsatz neuer Materialien mit verbesserten magnetischen Eigenschaften in Form weichmagnetischer Bleche, insbesondere mit geringeren Ummagnetisierungsverlusten. Dadurch wird ein höherer elektrischer Wirkungsgrad (höhere Effizienz) der elektrischen Maschinen erreicht.

[0031] FIG 3 zeigt ein Bauteil 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform, welches aus dem Ausgangsmaterial 4 mittels des aerosolbasierten Verfahrens hergestellt werden kann. Bei dem Bauteil 3 handelt es sich um ein Gehäuse 13. In dem Gehäuse 13 ist vorliegende beispielhaft ein elektronisches Bauteil 14 angeordnet. Das Bauteil 14 und das Gehäuse 13 sind auf einer Leiterplatte 15 angeordnet. Zur Herstellung des Bauteils 3 beziehungsweise des Gehäuses 13 wird der Festkörper 1 auf ein Trägerelement 2 aufgebracht, welches einen Teil des Gehäuses 13 bildet. Beispielsweise kann das Trägerelement 2 aus einem Metall gefertigt sein. Auf dieses Trägerelement 2 wird das Ausgangsmaterial 4 beziehungsweise die Partikel 5 mittels des aerosolbasierten Verfahrens so aufgebracht, dass sich der Festkörper 1 ausbildet. Der Festkörper 1 stellt vorliegend eine weichmagnetische Beschichtung dar. Somit können elektromagnetische Störungen, die von dem Bauteil 14 verursacht werden, durch das Gehäuse 13 abgeschirmt werden.


Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (3) für eine elektrische oder elektronische Komponente mit den Schritten:

- Bereitstellen eines Ausgangsmaterials (4), welches Partikel (5) aus einem weichmagnetischen Werkstoff umfasst, wobei der weichmagnetische Werkstoff nanokristallin und/oder amorph ist, und

- Aufbringen des Ausgangsmaterials (4) auf ein Trägerelement (1),

- wobei das Ausgangsmaterial (4) zum Aufbringen auf das Trägerelement (2) mittels eines Kaltgasstroms derart beschleunigt wird, dass sich die Partikel (5) bei einem Auftreffen auf das Trägerelement (2) durch zumindest teilweises Sintern zu einem Festkörper (1) verbinden.


 
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des Kaltgasstroms derart bestimmt wird, dass eine nanokristalline und/oder amorphe Struktur der Partikel (5) beim Beschleunigen mittels des Kaltgasstroms unverändert bleibt.
 
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (4) in Pulverform bereitgestellt wird und das Ausgangsmaterial (4) mit einem aerosolbasierten Beschichtungsverfahren auf das Trägerelement (2) aufgebracht wird.
 
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Formgebung des Festkörpers (1) das Ausgangsmaterial (4) mittels eines Sprühkopfs (10) auf einen vorbestimmten Auftragungsbereich des Trägerelements (2) aufgebracht wird und/oder auf einen von dem Auftragungsbereich verschiedenen Bereich eine Maskierungsschicht aufgebracht wird.
 
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bereitstellen des Ausgangsmaterials (4) der weichmagnetische Werkstoff gemahlen wird.
 
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörper (1) zumindest bereichsweise thermisch behandelt wird.
 
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) ein Substrat (6) ist und zum Herstellen des Bauteils (3) der Festkörper (1) von dem Trägerelement (2) gelöst wird.
 
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen des Bauteils (3) auf den Festkörper (1) ein elektrisch isolierendes Material (11) aufgebracht wird.
 
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) ein Teil des Bauteils (3) ist und der auf das Trägerelement (2) aufgebrachte Festkörper (1) einen weiteren Teil des Bauteils bildet.
 
10. Bauteil (3) für eine elektrische oder elektronische Komponente, welches mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
 
11. Bauteil (3) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (3) ein Blech eines Aktivteils einer elektrischen Maschine ist.
 




Zeichnung










Recherchenbericht









Recherchenbericht